应用于半主动悬架信号处理的电路设计及测试

悬架作为汽车主要构成之一,对车辆行驶舒适性和安全性起着重要的作用,半主动悬架的出现更是大大提高悬架对于不同工况的适应性。簧载及非簧载质量垂直速度信号的获取作为半主动悬架控制的初始参数,将直接影响控制效果。本研究目的是获取簧载及非簧载质量的垂直速度,通过分析并设计了积分滤波电路,实现了由加速度到速度的获取,并基于1/4车辆模型和dSPACE系统,进行信号处理电路的硬件在环测试标定,验证了信号处理电路的有效性。     

车辆半主动悬架新型控制算法的研究

车辆1/4悬架模型不能反映车辆的俯仰情况,且一般控制算法多以簧载质量加速度作为反馈,具有一定的局限性。为更好地改善悬架性能,本文建立了车辆1/2半主动悬架4自由度模型,针对悬架为一非线性、有时滞、不确定系统,提出了一种新型控制算法(在模糊控制的基础上引入PID控制),且在MATLAB中分别进行了时域和频域仿真,并就簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷与被动悬架、模糊控制半主动悬架进行比较。结果表明,该算法对簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷的改善非常有效,对车辆悬架的控制和开发具有较大的参考价值。     

基于修正模糊控制器的麦弗逊悬架联合仿真研究

通过实验测出磁流变阻尼器在不同电流作用下的力与速度关系的阻尼系数特征数据,将阻尼数据导入到麦弗逊悬架多体动力学模型中模拟真实悬架的工作状态,计算簧载质量速度及其变化率作为半主动悬架控制的输出量;半主动悬架采用带修正因子的模糊控制器,用加权系数分别控制簧载质量速度与加速度所占模糊控制器输入的比重,其中加权系数采用簧载质量速度进行修正调节;在MATLAB搭建悬架系统联合仿真模型,计算结果表明:带修正因子的模糊控制器在各不同车速阶段对提升悬挂性能有明显作用,车身垂直方向加速度、悬架动行程、轮胎动位移在低频阶段改善突出,提升整车在不同车速范围内乘坐舒适特性。     

基于加速度的汽车悬架位移实时测试方法试验研究

采用虚拟实时控制器实现基于加速度信号的汽车悬架位移的实时测量。硬件测试系统采集器选用了工业级嵌入式系统CompactRIO及其C模块,传感器选用了ICP加速度传感器、拉线位移传感器和GPS系统。基于LabVIEW完成了FPGA编程、控制器编程,编程时采用了多线程和FIFO技术、采样数据打包时均包含了时间信息,有效提高了数据传输的快速性和数据处理的准确性。在控制器中实现了基于LabVIEW的小波滤波和支持向量机（SVM）模型的悬架位移实时预测输出（CAN,100 Hz）。根据悬架下测点的加速度均方根值对7种典型路面等级进行了划分,并将路面等级信息作为SVM模型的输入元素。对7种路面系统试验和数据分析表明：选用的ε-SVR算法,取ε=0.01时,控制器小波滤波一个点和预测一次悬架位移耗时小于1 ms,满足实时性要求;悬架位移模型预测曲线与实际测量曲线相关系数基本在0.90以上,满足精度要求。     

基于修正模糊控制器的半主动悬架仿真研究

通过MATLAB软件建立基于二自由度半主动悬架动力学仿真模型,计算簧载质量速度及其变化率作为主动悬架控制的输入量。半主动悬架采用带修正因子模糊控制器,用加权系数分别控制簧载质量速度与加速度所占模糊控制器输入的比重,其中加权系数采用簧载质量速度进行修正调节。计算结果表明:采用带修正因子模糊控制器在各不同车速阶段对改善悬架的总体性能有明显作用,车身垂直加速度、悬架动行程、俯轮胎动行程在低速阶段改善突出,性能分别提升33.8%、20.0%、7.5%。     

油气悬架动态力的识别

将BP神经网络应用于油气悬架动态力的识别,建立了带有油气悬架的1／4车辆系统动态模型,并根据车辆悬架系统模型建立了神经网络模型,利用油气悬架的输入、输出信息进行油气悬架动态力的识别,并与等效线性方法相比较,获得了比较满意的结果,为油气悬架的理论计算、设计及主动控制提供了一种参数识别的方法。     

磁流变减振器半主动悬架的Fuzzy-PID开关切换控制

提出了一种Fuzzy-PID混合控制的控制策略——Fuzzy-PID开关切换控制,用于车辆半主动悬架的控制。通过与Fuzzy控制策略比较,得出其控制的基于磁流变减振器的半主动悬架系统在减小簧载质量加速度和悬架动挠度方面具有更好的效果,具有鲁棒性强、超调量小、抗干扰等特点。     

基于电磁阀减振器的1/4车辆半主动悬架非线性控制

在电磁阀减振器力-速度特性试验基础上,针对电磁阀减振器1/4车辆半主动悬架非线性特性和电磁阀减振器可调阻尼力输出饱和特性,提出一种基于输入饱和的滑模控制策略。建立半主动悬架1/4车辆非线性模型和输入简化的悬架参考模型。设计半主动悬架1/4车辆非线性模型滑模控制器,同时考虑电磁阀减振器阻尼力存在的输出饱和特性,设计辅助分析系统,以控制补偿信号对滑模控制器进行饱和补偿。Matlab/Simulink仿真与台架试验结果表明:设计的输入饱和滑模控制器能有效消除电磁阀减振器输出饱和特性影响,使电磁阀减振器半主动悬架车身垂向加速度、悬架动挠度等性能指标很好地跟踪或接近悬架参考模型理想输出,优化电磁阀减振器半主动悬架非线性控制与设计,有效改善车辆乘坐舒适性。     

汽车磁流变半主动悬架系统设计与试验

为了提高汽车的平顺性和行驶稳定性,设计了一种安装双出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架系统。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,建立了基于磁流变减振器的半主动悬架系统动力学模型;设计了磁流变减振器物理样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,获得该磁流变减振器的示功特性和速度特性曲线,并利用试验结果进行了模型参数识别与模型验证。考虑时滞对悬架系统的影响,计算了该磁流变半主动悬架的临界时滞,采用Smith预估时滞补偿控制策略,设计了磁流变半主动悬架模糊时滞控制器;利用Matlab软件进行了磁流变半主动悬架时滞补偿控制仿真对比分析;研制了汽车半主动悬架测试系统,开展了磁流变半主动悬架控制台架试验。仿真与试验结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,控制灵敏;试验建模所获得的改进型磁流变减振器多项式力学模型是正确的。与被动悬架相比,在正弦激励和随机路面谱输入下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度下降30%左右,减振效果明显。     

车辆悬架的分层预测控制及仿真

提出了一种可以在不依赖悬架质量分配系数的前提下,将一个4自由度车辆悬架看作是两个2自由度悬架组合的分层建模预测控制方法。在该方法中,悬架前后轮系均看作是相互独立的底层2自由度系统,推导出协调底层关系的上层关联动力学方程,结合轴距预测和H∞控制方法,以簧载质量质心处的垂直加速度和俯仰加速度为上层控制目标进行协调,得到所需的控制力。仿真计算结果表明,该方法在线计算量少,前后轮系易于采用不同的控制策略以提高控制效果,同时该方法对于多轮系车辆的振动控制也提供了一个新的思路。     

工程车辆油气悬架分数阶建模与特性分析

建立了某型工程车辆油气悬架的运动微分方程,基于油气悬架的多相介质力学特点,引入了分数阶微积分理论,建立其分数阶Bagley-Torvik方程。通过Oustaloup算法设计低通滤波器进行数值运算,求得非线性分数阶微分方程数值解,探讨分数阶模型下悬架的振动特性。通过搭建等比例试验台和建立仿真模型,将分数阶、整数阶仿真和试验数据进行对比。结果表明当分数阶次取0.9时能更好地反映油气悬架运动特性,系统的分数阶模型与实测数据能够更好地吻合,验证了分数阶模型在油气悬架系统模型上的有效性。     

拖拉机驾驶室悬架油气弹簧设计与试验

基于CF700型拖拉机驾驶室悬架参数要求和流体力学理论建立了一种油气弹簧的弹性力及阻尼力模型。计算了油气弹簧关键参数,设计了阻尼可调的油气弹簧。试验研究了激励、节流阀开度及单向阀开度对油气弹簧输出力的影响。试验结果表明,所研制的油气弹簧有较大的阻尼力调节范围,节流阀开度同时对油气弹簧压缩与复原行程输出力有影响,单向阀开度只对压缩行程输出力有影响,节流阀开度对输出力影响较单向阀明显。试验验证了设计思路和方法的有效性,为拖拉机驾驶室油气悬架减振性能的研究奠定了基础。     

电液伺服油气悬架加载系统控制方法

针对某重型车辆油气混合型悬架试验系统,建立了油气悬架负载的电液伺服驱动力控制系统的数学模型,并分析了负载刚度变化对系统幅值裕量与相位裕量的影响,得到控制参数与负载刚度之间的关系.为了能够提高系统的动态性能,引入根据刚度变化自动进行增益和转折频率调整的二阶校正环节.仿真和试验均表明所提方法对提高试验精度的有效性.     

油气悬挂缸参数对车辆平顺性影响的理论研究

建立了车辆油气悬挂缸的数学模型，并通过特性试验验证了该模型的正确性，在悬挂缸模型的基础上建立了该车辆的2自由度动力学模型，并从理论上研究了悬挂缸初始充气压力、阻尼孔直径和环形腔横截面积变化对油气悬挂车辆平顺性的影响规律，为合理确定悬挂缸的各种参数提供了理论依据。     

连通式油气悬架升降同步控

提出了一种基于调速阀和压力跟随元件的改进型连通式油气悬架系统.利用调速阀和压力跟随元件的有效组合,完成了系统刚柔性状态间的平稳切换,实现了大型工程车辆整车的同步升降.建立油气悬架系统AMESim仿真模型,对变负载工况下系统同步升高进行了仿真.搭建相关试验台,对该改进型系统进行试验研究,其升高过程的同步误差小于2.5mm,刚柔性状态切换平稳,悬架缸无抖动现象.试验与仿真结果吻合,既验证了改进型连通式油气悬架系统的可行性,又验证了仿真模型的正确性.     

开阀速度对油气弹簧阀系设计参数的影响

利用开阀压力与阀片变形以及流量之间关系,建立了阀片厚度和节流缝隙解析设计式。对油气弹簧开阀速度对阀系设计参数的影响进行了分析,建立了阀片厚度和节流缝隙的开阀速度影响系数。通过实例,对阀系参数分别进行了解析设计与开阀速度影响系数推算设计,并对两种方法设计值进行了比较;对阀系设计参数进行校核;对设计油气弹簧进行了特性试验。设计和试验结果表明,阀系参数解析设计方法是准确的,开阀影响系数推算设计方法是可靠的,对油气弹簧设计具有重要参考价值。     

车辆非线性悬架系统动态特性

研究了非线性弹簧车辆悬架系统的动态特性,主要从理论上分析了用变刚度弹簧代替定常刚度弹簧后悬架的动态特性。为了反映实车状况,着重讨论了在调和激振和随机路面激振下变刚度弹簧悬架簧载质量的动态相应特性。结果表明,在悬架系统中采用变刚度弹簧能有效地改善乘坐舒适性,同时为车辆悬架系统的优化设计提供理论依据。     

多轴越野车辆油气悬架系统参数仿真

建立了多轴越野车辆的平面力学模型,对其参数进行了计算机仿真,仿真参数包括悬架弹簧变刚度和变阻尼,分析涉及的车辆模型有弹簧悬置的车体和4个车桥.研究了车辆系统的6个自由度的运动方程及动态特性.分析了车辆在粗糙路面上的油气弹簧刚度和阻尼特性的非线性变化规律,获得了多轴车辆悬架系统在路面激励下的响应特性,提出提高车辆平顺性的途径.