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.     

基于遗传算法的车辆半主动悬架控制系统参数优化

遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是一种基于自然群体遗传演化机制的高效优化算法,它能模拟自然界生物进化过程,依据适者生存,优胜劣汰的进化规则,采用人工进化的方式对目标群体进行遗传操作,不断得到更优群体。文章根据遗传算法基本思路,在MATLAB/Simulink中搭建了基于遗传算法的车辆半主动悬架参数优化模型,利用该算法对半主动悬架控制系统参数进行了优化,并对优化结果进行了仿真分析,结果表明,优化后车辆簧载质量加速度均方根值降低31.1%、悬架动挠度均方根值降低11.2%、轮胎动载荷均方根值降低7.1%,车辆平顺性得到提升。     

电磁阀式半主动悬架LQG-Smith时滞补偿控制研究

为了解决电磁阀式半主动悬架控制过程中的时滞问题,提出了一种LQG-Smith时滞补偿控制方法。建立了2自由度半主动悬架动力学模型,开展了电磁阀减振器的阻尼特性试验和动态响应试验,得到了半主动悬架控制系统的响应时滞;设计了电磁阀式半主动悬架的LQG-Smith预估补偿控制器,仿真分析了时滞补偿控制下半主动悬架的动态性能。结果表明:与无时滞补偿控制相比,时滞补偿控制下半主动悬架的簧载质量加速度均方根值降低了17.57%,轮胎动载荷均方根值降低了12.23%,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性得到了改善。     

基于非线性空气弹簧模型的整车仿真与主客观评价

应用非线性空气弹簧模型,研究了空气悬架整车的动力学仿真和主观评价。结合空气弹簧频率、振幅相关性模型与Simulink仿真,给出了空气悬架整车7自由度模型,对比了不同路面情形下悬架动行程和簧上加速度的均方根值和功率谱密度。从时域和频率2个角度分析了不同速度、路面及减振器阻尼情形下空气悬架整车的动态特性。对装有不同空气弹簧的整车进行主、客观试验测试。结果表明：悬架动行程预测误差小于7%,簧上位置加速度共振峰值预测误差小于6%,共振频率预测误差小于6%;从而验证了所提模型的普适性和精确性;反映了带空气悬架整车的动态特性,解释了平顺性主客观试验的机理。     

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%。     

电磁馈能悬架非线性阻尼特性仿真分析

提出了一种基于馈能电机转矩-转速特性和传统线性阻尼特性的馈能悬架非线性阻尼特性,分析开启速度和阻尼不足区初始速度对减振性能的影响。通过对传统的单自由度线性悬架模型的簧载质量加速度响应分析,得出初始开启速度对其减振性能的影响。为了抑制进入恒阻尼区后导致的加速度响应峰值,对线性模型中的相对速度传递特性的研究,得出初始开启速度的调整系数。仿真结果表明,合理的开启速度能极大地改善馈能减振器的传递特性,阻尼不足区初始速度对谐波激励时的响应峰值影响并不大。     

半主动悬架磁流变液减振器研究

针对Passat B5轿车前悬架,开发了双筒滑阀式磁流变液减振器,提出了簧载质量的绝对速度及其与非簧载质量间的相对运动速度估计算法,利用实测悬架参数和磁流变液减振器的非线性阻尼力特性,建立了带磁流变液减振器的半主动悬架模型。沥青路面试验结果表明:相对于被动悬架,采用磁流变液半主动悬架后车辆平顺性改善大于10%。     

基于参数自调整模糊控制方法的半主动空气悬架仿真分析

基于参数自调整模糊控制方法对半主动空气悬架系统进行了仿真分析和试验验证．以某空气悬架大客车1／4车辆模型为仿真对象，设计了参数自调整的模糊控制器，并以随机路面为输入、悬架动行程为约束条件、簧载质量振动加速度和车轮动载荷为评价指标，对模型进行了计算机仿真，同时依据仿真模型设计了空气悬架试验台。仿真和试验结果表明，当汽车行驶工况变化时，引入参数自调整模糊控制方法可以有效降低簧载质量振动加速度和车轮动载荷。     

汽车前后悬架固有频率的匹配研究

本文从减小汽车纵向角振动出发，分析了前后悬架固有频率的匹配问题，给出了前后悬架固有频率比值与汽车质心位置，簧载质量分配系数ε的关系，并通过实例进行了４自由度模型的角振动分析。结果表明：匹配后的汽车俯仰加速度均方根值可减小约３０％。     

最小均方自适应控制汽车主动悬架的仿真

根据汽车行驶平顺性和操纵稳定性的评价方法，确定簧上质量的加速度、车轮与地面间的动载荷以及簧上、簧下质量的动挠度为评价指标。选择LMS自适应滤波算法，通过调整自适应滤波器的权系数使二次性能指标达最小。针对简化的车辆模型，经过大量的仿真计算，确定主动悬架系统LMS自适应控制策略不仅计算简单，而且3项评价指标均得到显著的降低。结果分析表明，LMS自适应控制策略理论上在主动悬架系统中的应用是切实可行的。     

基于T-S模糊模型的车辆电液悬架系统H_∞控制

为了进一步降低主动悬架作动器输出力并优化控制系统鲁棒性,建立车辆7自由度整车模型,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模技术,设计主动悬架外环H_∞控制器,从而根据路面输入调节主动悬架性能,提升作动器能效。通过构建一个包括控制器稳定性分析、悬架运动空间及力的限值问题的线性矩阵不等式组,将控制器的优化问题转换为此线性不等式组的求解问题,并结合并行分配补偿控制技术,得到此控制器状态反馈系数。针对系统不确定性参数,内环采用自适应鲁棒控制方法,提升控制力的跟踪性能。通过对不同路面轮廓激励工况、交叉轴双轮激励工况以及控制力跟踪性能进行仿真试验,分析被动悬架和主动悬架性能评价指标,并对其作动器输出力进行对比研究。研究结果表明:在小激励下,基于T-S模糊模型的H_∞控制主动悬架相比被动悬架,各车轮处加速度均方根值可降低80%以上,与最优控制相比可降低47%以上;而在大激励时,虽然其加速度均方根值有所上升,但其悬架动挠度峰值较被动悬架有所下降;通过路面交叉轴激励对比可以看出,针对整车平顺性参数,该方法可在路面小激励时较被动悬架降低质心、俯仰以及侧倾加速度均方根值达55%、83%以及90%以上;与反演作动器输出力及最优控制作动器输出力对比结果表明,该控制方法可有效降低主动悬架控制力峰值20%以上,并提升控制力的跟踪性能;基于T-S模糊模型的H_∞控制可以在保证车辆悬架性能的基础上有效降低系统能耗。     

半主动悬架模糊PID混合控制及时滞分析

半主动悬架较被动悬架，在乘坐舒适性、操纵稳定性方面均有较大提高，同时与主动悬架相比具有性价比高、耗能小等优点，所以半主动悬架成为近年来汽车底盘研究的热点。本文基于车辆4自由度1／2半主动悬架模型，提出了模糊PID混合控制算法，并基于该算法对半主动悬架进行控制，且对半主动悬架系统的时滞问题做了定量分析。仿真结果表明，模糊PID混合控制的半主动悬架在车身加速度、车身俯仰角加速度、前后悬架动挠度、前后轮胎动载荷、前后簧载质量加速度等在时域和频域中均有所改善，且一定量的时滞对该算法亦影响较小。这对半主动悬架控制算法的研究和半主动悬架的开发具有较大参考价值。     

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。     

含时滞悬架系统H∞控制的理论与实验研究

本文中以考虑时滞的汽车主动悬架系统为研究对象,利用理论与实验相结合的方法,研究时滞对悬架系统振动特性的影响。首先,建立考虑时滞的主动悬架系统动力学模型,基于H_∞控制理论,通过Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,推导了闭环时滞系统渐近稳定的矩阵不等式,设计了已知最大稳定时滞量的H_∞控制律;然后,利用数值仿真和实验方法对该控制律进行验证,结果表明H_∞控制律能有效抑制簧载质量加速度;最后,分析了不同增益下时滞与簧载加速度均方根值的变化关系,研究发现时滞量距离控制增益所对应的τ_(max)越近,控制效果越好。     

基于观测器的半主动悬架仿真和实车控制

基于Kalman滤波算法设计了一个状态观测器,利用测得的簧载和非簧载质量加速度信号估计半主动悬架的簧载质量绝对速度以及簧载和非簧载质量之间的相对速度,并且基于这两个速度构建了天棚控制策略.仿真和实车试验表明,该状态观测器能较准确地估计这两个速度信号;与被动悬架相比,天棚控制有效提高了悬架的平顺性.     

轿车悬架阻尼二阶最优控制设计方法研究

本文以半动悬架与二阶最优控制理论为基础，通过被动悬架阻尼的主动力表示，结合对最优控制力的分解以及最优评价指标，振动加速功率谱密函数与系统振动阻尼之间的关系的研究，建立了多自由度汽车振动系统在随机输入下以振动加速度功率谱密度函数极小为目标的悬架最优减振器阻尼参数的方法，并给出了７自由汽车振动最优减振器阻尼设计实例。     

馈能型悬架的仿真与性能评价研究

为了回收悬架间被减振器消耗掉的振动能量,提出了一种集馈能与减振功能于一体的馈能型悬架。还研究了馈能型悬架的工作原理及其动力学模型,并对它进行了数值仿真。同时,利用熵值法建立一个悬架综合性能评价体系,对馈能型悬架和被动悬架的综合性能进行了对比评价,评价结果显示馈能型悬架的综合性能明显优于被动悬架的综合性能,说明使用馈能型悬架来提高汽车的行驶平顺性和燃油经济性在理论上是可行的。     

基于AMESim-Simulink的液电馈能式悬架联合仿真分析

馈能式悬架是为了回收汽车悬架中被减振器消耗的振动能量。首先基于新型液电馈能式悬架的结构,在AMESim和MATLAB/Simulink中分别建立悬架和路面白噪声激励仿真模型,然后对照整车1/4悬架模型设置该馈能式悬架的仿真参数,最后分析了该液电馈能式悬架的能量回收以及阻尼力的主动控制特性。     

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。     

汽车主动悬架的单神经元自适应控制

在1/4汽车动力学模型的基础上,设计了汽车主动悬架的自适应神经元控制器。以车辆的行驶平顺性为主要控制目标,车身垂直加速度、悬架动挠度、车轮动位移为具体评价参数,研究了系统在随机路面激励条件下的时域响应,计算了振动响应的均方根值,考察了在变参数条件下控制器的鲁棒性。仿真结果表明,该控制器能有效改善车辆的综合性能,尤其是平顺性和舒适性,并且具有较好的鲁棒性,对模型参数的变化有一定的适应性。