基于天棚控制的半主动悬架建模及稳定性分析

为探究时滞因素对开关天棚控制半主动悬架动态稳定特性的影响,以含时滞的开关天棚控制半主动悬架模型和时滞微分方程理论为基础,并运用Lyapunov稳定性理论,提出该悬架控制系统失稳临界时滞求解的理论分析和数值计算方法;利用数值解法求得不同被动基值阻尼和可切换阻尼减振器阻尼系数下悬架系统的失稳临界时滞量及全(非全)时滞渐进稳定域;最后,通过建立含时滞开关天棚控制半主动悬架系统仿真模型,分析得到时滞对半主动悬架动特性的影响规律。结果表明,当时滞量达到临界值时,悬架系统稳定性将严重恶化。本研究为含时滞开关天棚控制可切换阻尼半主动悬架控制系统的时滞补偿及其稳定性控制策略的制定奠定基础。     

基于TruckSim的重型商用车半主动悬架天棚控制研究

悬架是车辆底盘系统的关键组成部分之一,对车辆平顺性有十分重要的影响。传统的被动悬架无法根据车辆运行工况调整自身阻尼,减振效果有限,半主动悬架能够根据不同的运行工况实时调整自身阻尼,能够有效提升车辆平顺性。文章通过TruckSim和MATLAB/Simulink建立基于天棚控制策略的某重型商用车半主动悬架仿真模型和传统被动悬架仿真模型,并对两种悬架的减振效果进行了对比分析,结果表明,相比传统被动悬架,基于天棚控制策略的半主动悬架能够有效提升车辆平顺性,其中车身加速度均方根值降低22.9%,悬架动挠度均方根值降低15.1%,轮胎动载荷均方根值降低9.8%。     

改进的ISD三元件车辆被动悬架性能的研究

根据车辆悬架系统的要求,对原始ISD三元件结构并联了"保护"弹簧,得到改进的ISD三元件结构,并基于这些结构,建立了车辆1/4模型;通过线性递增惯质系数的初步数值仿真,筛选性能较优的结构,再通过多目标优化算法,在保持主弹簧刚度不变的前提下,优化被动机械元件的参数。仿真结果表明,与带有相同主弹簧刚度传统被动悬架的车辆相比,带一种综合效果较好的改进的ISD三元件悬架的车辆的车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷均方根值分别降低1.49%、13.45%和4.77%,有效改善了车辆悬架的性能。     

基于机电惯容的车辆ISD悬架的分数阶控制系统

为改善车辆惯性容器弹簧阻尼(ISD)悬架隔振性能,改善驾驶平顺性,建立了一个1/4比例的悬架动力学模型.以乘坐舒适性为目标,搭建悬架分数阶比例积分微(PID)控制系统.考虑车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷等指标,用多目标遗传算法,优化求解模型参数.在Matlab/Simulink中仿真分析了悬架动态性能.结果表明:相...     

基于径向基函数神经网络的半主动悬架滑模控制

采用天棚阻尼模型为参考模型,设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器,并用径向基函数神经网络对其进行了优化.研究了系统在随机激励条件下的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能参数的控制效果,并对其功率谱密度进行了仿真分析.结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善.     

基于动力吸振理论的车辆ISD悬架设计与性能分析

ISD(inerter-spring-damper)悬架是由惯容器、弹簧和阻尼器构成的一种新型车辆被动悬架。本文中基于动力吸振器在振动控制中的作用,利用惯容器动力学特性,建立了ISD悬架的单轮模型,设计出含有动力吸振器结构的ISD悬架,并对其进行仿真,用多目标遗传算法确定元件参数,分析ISD悬架的主频率特性和各性能指标(车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷)的振动传递特性。仿真结果表明,在0~15Hz低频段,与等刚度的传统被动悬架相比,ISD悬架改善了各性能指标的振动传递幅频特性,降低了各性能指标在共振频率1Hz附近的功率谱密度峰值。     

作动器惯性质量对主动悬架幅频特性的影响

设计了一种用于车辆主动悬架的齿轮齿条式作动器,并探究作动器惯性质量对主动悬架幅频特性的影响。首先给出了惯性质量的计算方法,分析了惯性质量对悬架系统固有频率的影响,接着,进一步对比了被动悬架、引入惯性质量、施加天棚控制和施加加速度阻尼控制4种情况下悬架3个评价指标的传递特性。最后通过台架试验进行了验证。结果表明:惯性质量的引入降低了车体和车轮固有频率,改善了中低频区域的振动,但加剧了高频区的振动;天棚主动控制只能改善中低频区域的振动抑制效果,但导致高频区振动的恶化;而加速度阻尼控制能减小惯性质量对中高频区域振动的恶化,相对较好地提高中高频区域的振动抑制效果。因此,作动器含有惯性质量的主动悬架系统应选择中高频控制效果较好的加速度阻尼控制算法。     

带天棚阻尼的1/2车辆主动悬架仿真研究

建立了两种带天棚阻尼的1/2车辆主动悬架控制模型,结合线性二次型最优控制理论,基于MATLAB线性二次型最优控制函数LQR(Linear Quadratic Regulator)、LQG(Linear Quadratic Gaussian)分别设计和计算两种模型中的控制力;利用MATLAB/Simulink工具建立仿真模型,在相同输入情况下对两种模型的部分性能参数进行仿真比较。结果表明基于LQR的主动悬架的质心加速度和车身俯仰角加速度响应值比基于LQG的小很多,而前后轮动载荷、前后悬架动行程响应值相差不大;理论上,基于LQG设计的带天棚阻尼的1/2车辆主动悬架系统更切实际。     

半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略研究

为满足不同车速不同路况下车辆舒适性和安全性的要求,提出了一种半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略。基于车辆行驶振动模型,利用在随机路谱下车辆悬架系统均方响应指标,创建了半主动悬架系统最佳阻尼比控制策略的数学表达式,并分析了最佳阻尼比控制策略半主动悬架系统的传递特性和控制策略的普遍适用性。与天棚阻尼控制策略和被动悬架的对比结果表明,最佳阻尼比控制策略是有效的,能更好地改善不同车速不同路况下车辆悬架性能。     

随机路面激励下车辆系统参数对汽车行驶平顺性的影响研究

基于汽车系统动力学和随机振动理论，建立了简化的人体-座椅、车身及车轮3-DOF车辆振动模型，采用线性滤波白噪声法建立了路面激励模型，并仿真分析了常见C级路面的不平度特性。以C级随机路面激励为车辆振动系统输入，运用变步长四阶Runge-Kutta法求解了车辆系统数学模型。在时域和频域两方面，仿真分析了座椅刚度、阻尼，悬架刚度、阻尼及轮胎刚度对座椅、悬架性能的影响，以及路面不平度和车速对座椅垂向加权加速度的影响。得出了座椅加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷功率谱密度随座椅刚度、阻尼系数，悬架刚度、阻尼系数及轮胎刚度变化的规律。     

磁流变半主动悬架的天棚控制方法研究

研究天棚控制方法对磁流变半主动悬架动力学的影响.根据磁流变减振器的力学特性,建立了二自由度磁流变半主动悬架模型,分析了在天棚控制方法下悬架的频率响应特性,并通过仿真分析了被动悬架和天棚控制悬架的平顺性.结果表明,天棚控制方法能有效降低簧载质量加速度和悬架动挠度,但是增大了轮胎动载荷.     

非线性液压ISD悬架系统研究

在考虑摩擦、马达阻尼力以及流动压力损失的影响下,研究非线性对液压式惯容器-弹簧-阻尼(ISD)悬架性能的影响。文章建立了两级串联式非线性液压ISD悬架的整车模型,分析了飞轮转动惯量、马达排量、油液实际作用面积以及回流管等效长度这四个非线性参数对液压ISD悬架性能的影响,在仿真的基础上,进行了液压ISD悬架的整车台架试验研究,验证了非线性模型的正确性。研究结果可建立精确的非线性液压ISD悬架系统模型,为进一步提高主动、半主动ISD悬架的控制的有效性提供了支撑。     

基于MATLAB/Simulink的车辆悬架建模与仿真

以1/2车辆被动悬架系统为基本模型,构建了一种带"天棚"阻尼的1/2车辆主动悬架系统;推导出基于LQR设计的该系统的动力学方程,应用MATLAB/Simulink软件建立该系统的仿真模型,为其他控制策略提供理想的参考模型;通过与1/2车辆被动悬架系统仿真结果的比较,验证了该控制方法的有效性.     

采用最小信息损失方法的汽车主动悬架控制器降阶研究

针对汽车悬架系统控制器阶数高、工程上难以实现的问题,建立了整车7自由度主动悬架模型,考虑人体对振动的敏感频段,设计了H∞加权控制器,以保证闭环系统稳定且具有较好的抗干扰性能.基于最小信息损失方法对20阶主动悬架控制器进行降阶研究.通过对降阶前后主动悬架闭环控制系统频域特性和乘坐舒适性的对比表明,将20阶主动悬架控制器降至8阶后,控制器状态的能控与能观信息损失之和小于50％,且悬架控制系统仍具有十分相近的控制性能.     

汽车磁流变半主动座椅悬架动态特性的试验研究

为进一步提高汽车的乘坐舒适性,研发了一种汽车座椅半主动悬架用磁流变减振器,并对其进行阻尼特性试验,通过分析其受力情况,建立了汽车半主动座椅悬架动力学模型,设计了用于座椅磁流变半主动悬架的天棚控制策略,并在随机和正弦激励输入下进行了座椅天棚控制仿真计算,试制了磁流变半主动座椅物理样机及试验台架系统,开展了磁流变半主动座椅悬架的台架试验研究。结果表明,理论仿真和试验结果基本吻合,磁流变减振器阻尼可控性好;相对于被动座椅悬架,采用磁流变半主动座椅悬架后,座椅动态性能改善了30%左右,磁流变半主动座椅悬架减振效果显著。     

基于H_2/H_∞控制的汽车主动悬架被动容错控制

针对悬架系统的刚度、阻尼参数摄动和作动器增益损失故障,考虑悬架系统的时域硬约束,运用线性矩阵不等式(LMI)技术,提出了一种基于H_2/H_∞状态反馈控制的主动悬架被动容错控制策略。以半车模型为例,设计了主动悬架的被动容错控制器。分别在主动悬架系统无故障和故障模式下进行了仿真分析,结果表明,所提出的控制策略对悬架系统的故障具有鲁棒性,能够提升其乘坐舒适性。     

基于混合阻尼控制的车辆半主动悬架可调性研究

基于天棚、地棚的混合阻尼控制策略理论上可以通过调节阻尼分配系数α改变悬架性能,而实际上如果悬架参数选取不当,改变α时即使车辆的平顺性变差其安全性也不会得到明显改善。针对上述问题,在Simulink环境下采用重复多次仿真的方法得到车辆在C级路面输入下的响应序列。根据指标函数绘制曲线最终确定了合适的悬架刚度和天棚、地棚阻尼系数,使混合控制策略下车辆半主动悬架有一个合适的可调范围。     

车辆半主动悬架HSG阻尼控制策略仿真研究

半主动悬架具有成本适中、控制效果好的优势。天棚阻尼控制在降低簧上质量加速度的同时会导致轮胎动载荷恶化,而地棚阻尼控制则与之相反,降低轮胎动载荷但会增大簧上质量加速度。结合天棚、地棚阻尼控制各自优点,使用混合天棚地棚阻尼控制方法,并在1/4车辆模型上对该方法进行仿真分析。仿真结果显示,混合控制系统能够通过调节加权系数获得乘坐舒适性与操纵稳定性之间的平衡,在获得乘坐舒适性提升的同时,能够保持适当的操作性能。其具有计算量少、操作简单实用等特点,能较好地实现汽车振动的控制。     

整车半主动悬架滑模控制器的设计与仿真

基于滑模理论设计了7自由度的整车半主动悬架系统的滑模控制器。采用极点配置法进行切换超平面的设计,应用顺序启动递阶算法和等速趋近率法进行多变量滑模变结构控制器的设计和优化。研究了系统在随机激励条件下的车身加速度、俯仰角、侧倾角、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动行程和轮胎动位移等主要性能指标在时域上的控制效果,并对其进行了功率谱密度的仿真分析。结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证实了该滑模控制器设计的有效性。     

基于滑模理论的半主动悬架控制

建立了4自由度的1/2车辆悬架模型.采用极点配置法进行切换超平面的设计,基于滑模理论并应用自由递阶法进行多变量变结构滑模控制器的设计,并用光滑函数消减系统抖振.研究了系统在随机激励条件下的车身垂向加速度与俯仰角加速度、前后悬架动行程和前后轮胎动位移等性能的控制效果,并对其进行了功率谱密度的仿真分析.仿真结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证明了所设计的多输入滑模控制器的有效性.