基于非线性流体惯容的车辆悬架隔振性能分析

为揭示新型流体惯容器的非线性因素及其对车辆悬架性能的影响,建立了包含内摩擦力、流体寄生阻尼力和惯性力耦合的流体惯容器非线性动力学模型。研制了流体惯容器系统,进行力学性能测试,试验结果证明了理论模型的有效性。以研究应用较广泛的两种车辆惯容-弹簧-阻尼(ISD)悬架为基础,搭建了基于非线性流体惯容器的双轴车辆振动模型,在随机路面输入条件下分析其隔振性能,结果表明:两种悬架系统的隔振性能均受到流体惯容器的非线性影响,主要体现在低频段隔振性能的恶化。与S2型悬架相比,S1型悬架的隔振性能受非线性影响较小,表现出较好的性能优势。     

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。     

新型混联式ISD悬架建模与参数优化

提出了一种包含惯容器的新型混联式ISD悬架,该悬架由主弹簧、副弹簧、减振器和惯容器4个基本元件构成。建立了整车8自由度动力学数学模型,确定了悬架参数的优化范围及约束条件,采用粒子群算法进行悬架参数优化。结果表明,该优化方法可使座椅处垂向加权加速度均方根值降低26%,车辆行驶平顺性显著提高。     

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T-S模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究

为了研究因曲线运动引起的车辆侧翻及防测翻控制方法,提升车辆在不平整道路上的平顺性及紧急避障转向操纵下侧倾稳定性,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模方法,设计了主动悬架自适应多目标鲁棒控制策略。分析了基于车辆运动状态的模糊隶属度函数选择方法,当车辆直线行驶或动挠度较小时,保证车辆的行驶平顺性,当车辆发生极限转向或动挠度较大时,限制悬架相对运动量,增强对车身的垂向支撑。以优化加速度H_∞性能及悬架动挠度为控制目标,通过使用并行分布补偿方法将结果优化问题转换为线性矩阵不等式求解问题,确定反馈控制增益。采用自适应鲁棒控制(Aaptive Robust Control-ARC)保证系统在非线性、不确定性下,控制力跟踪的鲁棒性。通过SIMULINK~?及CARSIM~?联合仿真对主动悬架平顺性及侧倾稳定性控制效果进行验证,结果表明:该控制方法可以有效提升在良好路面正常行驶工况下车辆的平顺性,和被动悬架相比,小激励工况下,其加速度峰值降低了70%以上,在大激励下动挠度峰值相比被动悬架降低了15%以上。在随机路面输入下,车辆质心加速度均方根值相较被动悬架降低了4%以上,后轴悬架动挠度峰值降低近20%。当车辆发生侧翻危险工况时,基于T-S Fuzzy的主动悬架可以有效地增加车辆悬架支持力,减小车辆侧倾角,避免车辆发生侧翻。     

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：相较于传统被动悬架,用整数阶控制的悬架车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷的均方根值分别降低了13.9%、26.2%和1.5%;相较于用整数阶控制的车辆,用分数阶控制的悬架的这3个参数分别降低了15.4%、31.5%和6.8%;因此,分数阶控制系统,提高了行驶平顺性和操纵稳定性。     

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。     

被动天棚阻尼悬架降阶与优化

采用基于Routh稳定判据的Pade逼近法对被动天棚阻尼悬架系统进行降阶,寻找阶次低、元件少的ISD悬架结构。建立四分之一悬架模型,运用统一目标函数的遗传算法优化结构的参数,对比分析了传统被动、被动天棚阻尼和降阶ISD三种悬架系统的性能。结果表明,与被动天棚阻尼悬架相比,降阶ISD悬架的车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程均方根值都不同程度逼近被动天棚阻尼悬架,能够实现被动天棚阻尼悬架的主要性能,说明经降阶优化的ISD悬架综合性能可以接近被动天棚阻尼悬架,研究结果从理论上验证了基于Routh稳定判据的Pade逼近法的有效性。     

某乘用车后减振器总成可靠性性能提升

后减振器总成作为连接车身及多连杆后独立悬架的载体,能够可靠传递车轮至车身的载荷对车辆行驶稳定性、乘客安全非常重要。针对某乘用车多连杆后独立悬架后减振器路试过程出现弯曲失效问题,文章从结构优化、结构材料提升、优化力传递通道的角度,结合CAE有限元分析、台架试验验证、路试试验验证,为后减振器总成设计开发及可靠性提升提供参考方案。     

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%。     

基于轴距预瞄的半主动悬架模糊神经网络控制

应用模糊控制和神经网络控制理论,构建了1/2车辆的半主动悬架模型,设计了基于轴距预瞄的半主动悬架模糊神经网络控制系统.对前轮半主动悬架采用以对应处车身垂向加速度为目标的模糊控制,对后轮半主动悬架采用轴距预瞄模糊控制,并利用神经网络来调整模糊控制器的控制规则和隶属度函数.在不同车速下对所建的控制系统分别进行了白噪声和路面脉冲输入的仿真.结果表明,与传统的被动系统相比,轴距预瞄模糊神经网络控制的半主动悬架系统能有效降低车辆振动;与模糊控制的半主动悬架系统相比,质心垂向加速度和后轮对应处车身加速度均有显著减小,较好地改善了车辆的行驶平顺性.     

主动悬架车辆平顺性和操纵稳定性协调控制的联合仿真

建立主动悬架系统的整车模型,采用LQG控制算法,以路面不平度和车身侧倾力矩同时作为车辆系统干扰信号,计算出汽车转向操作下的主动悬架最优控制力.在A级和C级路面上分别对转向盘单周正弦输入和阶跃输入工况进行平顺性和操纵稳定性协调控制的联合仿真.结果表明,与被动悬架相比,所提出的主动悬架协调控制策略能在提高车辆操纵稳定性的同时,不影响平顺性的改善.     

车辆悬架联合反馈半主动控制算法

为提高车辆乘坐舒适性,基于采用典型算法的车身加速度幅频特性分析,提出了基于车身速度和加速度信号联合反馈控制的半主动控制算法。以天棚半主动控制作为参照,对该算法的性能进行了分析和评价。结果表明,该算法能够实现对车身加速度、悬架挠度和车轮动载荷等悬架性能指标的有效控制,在大幅提高车辆乘坐舒适性的同时改善了操纵稳定性。算法简单实用、计算量小,适用于车辆悬架系统的振动控制。     

Design of LQG Controller for Semi-active Suspension Based on Improved Analytic Hierarchy Process

建立了包含半主动悬架的4自由度车辆动力学模型,应用最优控制理论设计了车辆半主动悬架LQG控制器,并在Matlab/Simulink环境下对系统模型进行仿真.以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为车辆LQG控制的性能评价指标,采用层次分析法和改进层次分析法确定各指标的加权系数.仿真结果表明,与被动悬架相比,采用半主动悬架能有效地提高车辆的乘坐舒适性;而与层次分析法相比,使用改进的层次分析法更易于确定加权系数,更便于设计LQG控制器.     

基于多目标粒子群优化算法的某轻型商用车操纵稳定性优化研究

针对某轻型商用车稳态回转时侧倾度偏大的问题对其悬架进行优化改进。基于ADAMS/car搭建整车多体动力学模型,通过前悬架反向平行轮跳试验、后悬架理论计算验证了悬架仿真模型的准确性。进行整车稳态回转工况和转向盘中间位置转向工况仿真分析,结果表明,车身侧倾度偏高。为实现操纵稳定性优化分析的流程自动化,提出了基于modeFRONTIER的联合仿真方法。以悬架设计参数为优化变量,以汽车的侧倾度与横摆角速度响应滞后时间为优化目标,采用拉丁超立方试验设计方法拟合得到混合代理模型,并结合多目标粒子群优化算法对悬架系统进行多目标优化,获得了悬架系统优化方案。优化结果显示,在不影响平顺性的前提下,汽车车身侧倾度降低了13.93%,横摆角速度响应滞后时间降低了2.75%,整车操纵稳定性得到了提升。     

基于舒适性和轮胎动载的车辆悬架参数优化

为了改善汽车行驶的舒适性并减小轮胎对路面的动载，以某载货汽车为研究对象，建立了多目标优化模型，并采用统一目标函数法对车辆悬架参数进行优化。优化结果表明：优化后悬架刚度减小而阻尼增大，且前悬架参数变化较小，后悬架参数变化较大；相比于优化前，车身垂直方向加速度均方根值减小了20％，前轮动栽均方根值减小了40％，后轮变化更显著，减小了49％；采用多目标优化设计方法不仅可提高车辆自身的舒适性，而且可减小轮胎对路面的动载。     

基于半主动自适应悬架系统的整车道路友好性研究

为了提高车辆的道路友好性与平顺性,设计了以磁流变减振器为控制对象的整车自适应模糊控制半主动悬架系统。在试验测试和理论分析的基础上,建立了基于磁流变减振器的整车半主动悬架模型及其状态方程,并用该模型对自适应模糊控制方法进行了研究。模型的输入采用B级和C级路面谱;道路友好性评价指标采用动载荷系数和动载荷应力因子;使用MATLAB/Simulink建立基于2个自适应模块的模糊控制器控制系统,模糊控制器的输入均采用车身与车桥的相对速度和相对加速度。仿真结果表明:与被动悬架相比,在B级和C级路面、不同速度下,半主动自适应悬架动载荷系数均降低30%左右,动载荷应力因子均降低40%以上,同时也提高了车辆的运行平顺性和稳定性。     

基于神经网络PID控制的客车ECAS设计与实现

以飞思卡尔MC9S08GB60单片机为控制核心,以亚星YBL6891H型客车为试验对象,针对空气悬架系统本身的非线性特性,采用神经PID控制算法,设计了一种通过检测车身高度对空气弹簧进行充排气,进而改变弹簧刚度的客车电控空气悬架系统.根据悬架评价指标建立了电控悬架的2自由度1/4车辆模型,通过仿真验证了该悬架系统对悬架动行程、车轮动载荷及车身垂直加速度这3项汽车行驶平顺性评价指标的改善,最后通过试验验证了所设计控制策略的正确性.     

改进的模糊PID控制器对4自由度主动悬架振动控制的研究

建立了4自由度1／2车体力学模型,针对车辆悬架为一非线性、时滞、不确定系统,设计了一种改进的主动悬架模糊PID控制器。以SANTANA2000实车悬架为仿真参数,以阶跃信号激励为路面输入,在Matlab中进行了时域仿真。结果表明,改进的模糊PID控制的主动悬架对车身垂直加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷等平顺性指标改善明显．响应达到稳定状态的时间也有了显著的缩短,车辆乘坐的舒适性和操纵稳定性优于被动悬架和单纯的模糊控制的主动悬架,对车辆主动悬架控制的开发具有参考价值。     

可变容积附加气室空气悬架的参数优化与控制

基于热力学与车辆动力学理论,建立了带可调容积附加气室空气悬架的数学模型;以提高车辆行驶平顺性、轮胎接地性和操纵稳定性为目标,附加气室容积与减振器阻尼系数为设计变量,建立附加气室空气悬架的多目标优化模型;接着采用线性加权和法,将多目标优化问题转化为单目标优化问题;最后整合车辆典型工况下的优化结果,以载荷、车速及路面等级为控制输入量,采用决策控制实现可调容积附加气室空气悬架的半主动控制。结果表明,基于参数优化结果的决策控制能有效提高悬架的综合性能,降低车身加速度和悬架动行程,但轮胎动载荷略有增加。