双腔室空气弹簧模型及动态特性研究

双腔室空气弹簧以其优良的隔振性能及刚度可变特性已经在部分高端车型和赛车上得到应用,但是对其动刚度预报的精确模型及动态特性的深入研究还不够完善。基于能量原理从热力学角度出发,结合空气动力学及结构动力学给出一套双腔室空气弹簧的精确模型并给出各刚度、阻尼项明确的物理意义。设计示功试验,选取不同振幅和频率的正弦激励对双/单腔空气弹簧进行试验验证。试验结果表明所提动刚度模型能够很好地反映出双腔室空气弹簧的滞回特性及刚度可变特性,也能够明确反映出动刚度的频率相关性。最后基于模型给出各参数项对动刚度幅值和滞回相位角的影响规律,基于试验验证仿真结果并给出规律的物理解释。研究结果表明：单腔室空气弹簧的动刚度频率特性相位角仅因热交换而存在一个峰值;双腔室空气弹簧的动刚度相位角存在2个峰值,主要是由热交换(第1峰)与小孔产生的阻尼效应(第2峰)导致;当激励频率趋向于无穷时,由于热交换不充分及腔室之间气体来不及进行交换,故单/双腔室空气弹簧的动刚度相位角逐渐趋向于零;研究得出的模型预报方法及动态特性可以对单/双腔室空气弹簧的动刚度进行准确估计,并给出了其动刚度的频率相关性及其影响因素与变化规律。研究结论能够对空气弹簧的整车动力学匹配及设计提供正面的指导。     

磁流变减振器极限高低温特性及变温正逆模型

磁流变减振器阻尼力和电流的精确控制是实现半主动悬架的算法、达到整车系统控制目标的必要条件,但由于磁流变液的温度敏感性使得磁流变减振器阻尼力强烈依赖温度变化,带来模型失配和控制效果弱化的问题。基于此进行磁流变减振器在不同电流和速度下的高低温(-40℃~80℃)示功试验研究,揭示磁流变减振器在低温下丧失阻尼特性而表现出刚度特性,在高温下黏滞阻尼退化的特性规律。为了描述磁流变减振器随温度变化的复杂非线性特性,提出一种新的磁流变减振器变温参数化双曲滞回模型,该模型引入温度作为自变量,对磁流变减振器黏滞阻尼、刚度及滞回特性进行准确描述。为了面向实际减振器控制,在此双曲滞回模型的基础上,进一步线性化求逆得到磁流变减振器温度修正的逆模型。该逆模型输入预期阻尼力和减振器压缩速度作为自变量,可以直接给出满足减振器力值约束的控制电流。研究结果表明：相较于未进行温度补偿的逆模型,该逆模型能够平均提升12.79%的电流控制精度以及12.53%的控制力跟踪精度;进行温度修正的模型能够在仿真中还原更真实的磁流变减振器力学特性,逆模型能够给出更精确的控制电流,为充分发挥磁流变减振器的能力、实现车辆的半主动悬架精确控制提供了理论和方法指导。