汽车空气悬架非线性混沌分析

针对汽车空气悬架复杂的非线性行为,研究空气悬架迟滞非线性动力学系统的全局性态。采用基于实测数据建立的非线性空气弹簧以及非线性轮胎模型,分析汽车悬架中的非线性弹簧力和阻尼力,建立汽车二自由度垂向非线性系统动力学模型,对非线性悬架系统的混沌运动进行研究。在单频正弦路面激励情况下,仿真计算得到系统的响应,分析单频正弦激励下系统的分岔图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数图。结果表明,汽车非线性空气悬架系统中存在混沌现象,在发生分岔现象时表现为叉形分岔,而且典型的倍周期分岔是系统从有序通往混沌的道路之一。     

安装ECAS和液压互联悬架的客车动态性能研究

客车因载质量大和质心高的特点难以兼顾操纵稳定性和平顺性,为此本文提出了一种侧倾构型的液压互联悬架(RHIS)与电控空气悬架(ECAS)相结合的新型悬架系统。首先,基于热力学理论建立了空气弹簧非线性模型并试验验证;基于质心定理、动量矩定理推导了整车9自由度动力学模型,建立了整车和RHIS的机械-液压耦合模型,并通过实车测试验证了模型;然后,设计了气囊模糊控制器以实现车身高度调节;最后,在常用的操纵稳定性和平顺性测试工况下仿真对比了新型和传统悬架系统的性能。结果表明,所提出的新型悬架系统可实现3挡车身高度调节,且在保持原车平顺性的同时明显改善了整车的操纵稳定性。     

基于LQR控制的现代客车自适应空气悬架

长期在不良工况的道路上驾驶会降低驾驶员的乘坐舒适性。随着人们对乘坐舒适性需求不断提升,空气弹簧的优势尤为明显。文章提出了一种基于LQR控制策略的自适应空气悬架系统的创新设计方案,提出的LQR控制器采用粒子群算法进行优化。以客车空气悬架为研究对象,采用MATLAB软件对空气悬架系统的被动和自适应动力学模型进行了设计和仿真。仿真结果表明,自适应空气悬架系统在保证车辆稳定性的同时,降低了车辆在随机道路上的最大位移幅值,从而提高了车辆的平顺性。     

新型电控空气悬架系统集成控制策略研究

为顺应汽车底盘电子电气(E/E)架构集中化发展趋势,并解决传统电控空气悬架系统中悬架刚度调节范围窄、侧倾稳定性欠佳等问题。本文中以具有电机式主动横向稳定器的新型电控空气悬架系统为被研究对象,首先利用Matlab/Simulink搭建电控空气悬架系统整车动力学模型与电机式主动横向稳定器模型,开发基于模型设计的新型电控空气悬架系统集成控制策略;然后开发基于英飞凌32位TC275主控芯片的并行多核电子控制单元,并利用转向盘角阶跃输入工况和双移线工况开展离线仿真与硬件在环试验研究。相关研究结果表明,新型电控空气悬架系统集成控制策略及并行多核电子控制单元可改善车辆操纵稳定性,并有效提高车辆抗侧倾性能。     

基于模糊自适应PID的客车电控空气悬架车高调节控制策略研究

电控空气悬架能够根据客车行驶工况进行车身高度自适应调节,从而能够显著提升客车行驶稳定性以及燃油经济性,车高调节控制设计具有重要意义。文章利用模糊PID控制算法对车身高度调节进行控制策略设计,有效缓解了客车电控空气悬架车高调节过程中存在的空气弹簧的“过充”“过放”及“振荡”等问题,分析客车电控空气悬架车高调节具体过程,建立包括车身、储气罐、电磁阀以及空气弹簧等在内的车高调节系统数学模型,最后完成了客车电控空气悬架车高调节模糊自适应PID控制策略设计及性能仿真验证。研究结果表明,所运用的模糊自适应PID控制策略能够完成客车电控空气悬架车身高度的准确调节。     

超车工况下高速客车操纵稳定性仿真与试验研究

在分析大客车结构和载荷分布的基础上,根据乘员人体工程学和系统动力学原理,建立了九自由度客车模型。对客车模型的仿真结果和实车试验结果进行了对比,验证了该模型的正确性和实用性。同时,利用此模型仿真分析了悬架参数变化对高速超车工况客车操纵稳定性的影响。     

装有液压互联悬架车辆的越野性能仿真与试验研究

鉴于传统车辆的悬架系统所配的前、后横向稳定杆,往往不能兼顾操纵稳定性和越野性能,本文中提出了一种液压互联悬架,分别建立了安装横向稳定杆和安装液压互联悬架的整车动力学模型,设计并开发出液压互联悬架功能样车。基于动力学模型和功能样车进行仿真和试验,分析了在扭曲模态下,车身附加扭矩和车轮垂向载荷的变化。仿真和试验结果基本吻合,表明液压互联悬架系统能提高车辆侧倾稳定性,且不会额外增加车身承受的扭矩;同时,4个车轮的垂向载荷分布更加均匀,进一步提高了车辆的越野性能。     

虚拟样机技术在空气悬架系统设计中的应用

应用MSC.ADAMS及ANSYS软件,在ADAMS/Car[1]中建立了中型客车前空气悬架系统刚柔体耦合的动力学模型。模型的各类参数主要通过试验和Solidworks软件获得。在ADAMS/Car中,利用虚拟仿真试验对单纵臂式非独立悬架进行了多种性能分析,并结合空气悬架在设计及使用过程中出现的主要问题进行了探讨,提出了相应的解决办法。通过模型参数化分析及不同方案的仿真试验对比表明,利用基于ADAMS/Car软件建立的空气悬架系统模型可对悬架性能做出正确预测,对空气悬架系统的设计具有工程指导意义。     

客车预警防侧翻控制研究

客车车辆重心高、轮距窄,在紧急避让或高速超车易发生侧翻事故。建立三自由度名义模型,联立TruckSim非线性整车模型设计了基于横向动态载荷转移率预警系统和防侧翻系统,利用角阶跃工况联合仿真对设计系统进行验证。仿真结果表明:基于模糊PID控制能够有效改善客车行驶稳定性,降低客车侧翻风险。     

基于操纵稳定性的某客车空气悬架系统结构改进

针对某空气悬架客车在行驶转向时车身侧倾角过大问题,提出在后空气悬架导向臂尾端添加车身侧倾稳定板的改进方案。对改进前、后空气悬架系统进行了KC分析,结果显示改进后的悬架系统侧倾刚度得到了有效提高。基于刚柔耦合建模方法,建立了改进前、后整车多体动力学模型。仿真结果显示改进后车辆稳态回转时车身侧倾角明显减小,不足转向度也有所改善;整车试验结果验证了仿真结果的正确性和改进方案的可行性。     

空气弹簧悬架系统在强迫振动下的动力学分析

利用非线性动力学的方法研究了空气弹簧悬架的非线性动力学特性。通过空气热力学方程和试验得出空气弹簧的刚度特性,对单自由度1/4车辆模型只考虑车辆的垂向运动,得到其振动方程,并研究在单频正弦激励情况下的主共振,利用平均法得到了一次近似解及幅频关系。利用奇异性理论分析其分岔集,可知系统为叉形分岔的普适开折。结果表明:激励幅值与非线性刚度是影响空气弹簧悬架非线性特性的主要因素,且非线性刚度中只有立方非线性起作用。     

轻型商用车的VPG技术及应用研究

为了提高悬架系统零部件耐久分析精度，减少开发周期，降低开发成本，首先本文制定了适用于轻型商用车使用场景的悬架系统耐久分析工况和试验工况，然后建立整车多提动力学模型，应用虚拟试验场（DVP）技术，进行时域下的虚拟试验场道路的整车动力学仿真，并对悬架系统零部件进行载荷分解。最后采用分解后的载荷进行零部件的有限元分析。该方法更真实的反映了整车在实际路面悬架受力情况，考虑因素更加全面，精度更高，分析方法更加有效。     

基于智能体理论的横向互联空气悬架控制研究

为缓解横向互联空气悬架车辆行驶平顺性与操纵稳定性之间的矛盾,基于智能体理论构建横向互联空气悬架互联状态控制智能体系统。首先建立横向互联空气悬架整车模型并通过试验验证其准确性,随后在传统BDI(belief-desire-intention)智能体的基础上,加入汤普森抽样算法,建立具有在线自学习能力的仿天棚互联状态控制智能体。该智能体从传感器信息采集模块感知环境状态,通过其内部的推理过程和学习行为进行自学习,输出适应不同环境状态的仿天棚互联状态控制策略的关键参数——滞回区间至互联状态控制模块。在混合工况下进行仿真,结果表明,该系统使车辆在行驶平顺性与操纵稳定性之间取得了平衡。     

基于横向载荷转移量的客车转向稳定性分析

针对山区客车行驶的特殊工况和存在的转向稳定性差问题,本文基于横向载荷转移量建立了相关数学模型,并以某中型客车为例,使用MATLAB软件对影响转向稳定性的重要因素(悬架刚度、非悬挂质量、质心高度、行驶车速)展开分析。     

极限工况下周期转向汽车侧向动力稳定性及分岔分析

将汽车在极限工况下的转向操作建模为周期转向激励的非线性振动系统的响应,结合打靶法和Floquet理论分析了周期转向的稳定性和分岔行为.应用Poincare映射分析了不同的质心位置和不同的车速对极限工况下汽车转向频率特性的影响.结果表明,汽车周期转向时可能发生鞍结分岔和倍周期分岔,发生鞍结分岔还常伴有跳跃现象;极限工况下汽车的转向频率特性与常规工况有很大的不同,转向频率对汽车的稳定性有显著影响,必须采用非线性分析方法.     

基于非线性系统结构稳定性理论的车辆转向动力学研究

为了解车辆转向的内在特性,给车辆转向控制方法提供理论研究基础,依据非线性系统动力学结构稳定性理论,提出了车辆转向动力学分岔理论。基于车辆转向动力学分岔理论对车辆转向动力学特性进行了研究;以车辆前轮转角、车辆纵向速度及后轮转角为分岔参数,研究其对车辆质心侧偏角、横摆角速度的影响规律,得出了车辆在不同转向状态下的稳定转向区间。研究结果表明:车辆稳态转向时不发生动态Hopf分岔,而发生静态鞍结分岔;理论研究结果与车辆实际运行情况相符,非线性系统结构稳定性理论用于车辆转向动力学研究是正确、合理的。     

工程车辆非线性橡胶悬架动力学建模与优化

以AD250铰接式自卸车的非线性变刚度橡胶悬架为研究对象,应用模态综合法和多柔体系统动力学理论,并通过整车试验建立了整车刚柔耦合动力学模型。以行驶平顺性和操纵稳定性为优化目标,采用序列二次规划法,对不同载荷、不同等级路面和不同车速下的悬架特性参数进行优化,得到了不同工况下的最优悬架特性参数。通过最小二乘法拟合得到了橡胶悬架刚度参数的理想非线性特性曲线。仿真结果表明,优化后的橡胶悬架系统能使车辆保持良好的行驶平顺性。     

客车静态和动态侧倾稳定性判别方法对比研究

建立了某款客车侧向、横摆和侧倾的3自由度动力学数学模型,进行了该客车的静态稳定性因子和静态侧翻稳定角的计算,以及动态鱼钩试验和双移线试验的仿真对比。结果表明,静态工况下计算得出的客车所能达到的车辆侧向加速度要比动态工况下的大,客车在极限工况下容易发生侧滑或横摆失稳,发生绊倒侧翻的可能性大于非绊倒侧翻。     

基于多体系统动力学的微型客车操纵稳定性DOE优化设计

利用多体系统动力学软件ADAMS建立了某微型客车动力学模型,并应用该模型对整车操纵稳定性进行了仿真分析.结合仿真数据利用ADAMS/Insight模块对前、后悬架系统中的刚度和阻尼进行了正交DOE优化,通过对优化结果的分析提出前、后悬架系统刚度值和阻尼值的3组合理匹配组合,最后通过3种组合在试验样车上的主观评价结果确定了前、后悬架刚度值和阻尼值.     

前轮主销间隙对汽车蛇行工况下稳定性的影响

主销间隙是影响汽车蛇行工况下稳定性的重要参数。将转向机构简化为平面连杆机构,并就机构中转向节主销与衬套间隙对蛇形工况下汽车稳定性的影响进行分析。考虑以上间隙建立了四自由度车辆操纵运动系统数学模型,基于该模型,应用数值分析方法对间隙参数变化时样车质心侧偏角的稳定性进行仿真分析。结果表明,间隙参数变化时车辆蛇行动力学行为表现为由倍周期进入单周期、混沌,然后从倍周期回到单周期。随着间隙的增大,汽车蛇行失稳的上临界频率几乎无变化,但下临界频率逐渐加大,失稳频率带宽也相应加大,且混沌区域的窗口动力学特性有明显差异。