基于能量优化的混合馈能悬架阻尼优化设计

为了回收悬架的振动能量,提出了一种弹簧-减振器-直线电机并联的混合式悬架结构。针对直线电机馈能过程存在的死区现象,设计了DC/DC升压电路,以传统被动悬架耗散的能量为基准,得到了同一行驶工况下馈能效率的显式表达,同时,为兼顾系统动力学性能,研究了减振器阻尼对馈能性能和隔振性能的影响规律,并通过折中设计确定了减振器最优阻尼系数,建立了混合馈能悬架动力学模型,进行了其隔振性能和馈能性能的对比仿真分析。结果表明,混合馈能悬架可有效协调车辆馈能性和隔振性。最后,在仿真的基础上,进行了混合馈能悬架的试验研究,试验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真结果的正确性。     

混合悬架半主动控制器设计与试验

为改善传统被动悬架的动力学性能,回收悬架振动能量,设计了一种半主动混合悬架系统。建立1/4车动力学方程,分别研究馈能回路处于Boost模式和Buck模式时馈能回路内电流的变化情况,并分析MOS管占空比对直线电动机电磁阻尼力的影响。在此基础上,引入基于天棚和地棚混合控制的半主动控制策略。提出半主动控制参考力的概念,并运用粒子群算法确定其最优控制参数。通过对不同工作模式下电路电流的追踪,达到对电动机电磁阻尼力实时控制的目的。接着运用Simulink仿真搭建混合悬架系统模型,分别进行动力学性能、馈能性能以及电流跟踪控制效果对比。仿真结果表明,半主动混合悬架能够在改善车辆动力学性能的同时回收部分振动能量,所设计的半主动控制器对电流有较好的控制效果。最后,进行台架试验,通过对比试验结果验证了仿真结果的正确性。     

馈能型车辆主动悬架技术

在车辆底盘悬架系统中,馈能型车辆主动悬架的发展已受到关注,其功能是在提高车辆行驶平顺性的同时尽可能地回收由不平路面激励引起的悬架系统振动能量,以减少主动悬架的能耗.本文首先对近年来馈能型车辆主动悬架的发展和研究进行了全面回顾,然后着重对电磁式馈能悬架进行了总结,最后对电磁式馈能悬架的核心问题进行了分析.随着电磁技术的日趋成熟,电磁式馈能悬架将会具有良好的发展前景.     

基于SIMULINK的偏心叶片泵式主动悬架系统的设计与仿真分析

在普通齿轮齿条式被动悬架的基础上,采用偏心叶片泵设计制作了主动悬架系统,建立了车辆1/4模型,应用最优控制理论设计了主动控制器,基于MATLAB/Simulink建立系统模型进行仿真分析。结果表明,此偏心叶片泵式主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的改善具有良好的效果,同时该悬架具有主动悬架的性能,且能量可以自给自足。     

馈能型悬架的工作原理与结构方案评价

为了回收汽车车轴与簧载质量间的振动能量,提出一种既可以改善汽车的行驶平顺性又可以回收振动能量的悬架,称之为馈能型悬架。研究了几种馈能装置的工作原理,利用模糊综合评价方法对馈能型悬架的结构方案进行了评价,结果显示静液式馈能型悬架以显著差异的优势成为最可行的馈能型悬架结构方案。     

基于平顺性的电控可调阻尼空气悬架客车非线性阻尼优化

建立电子控制可调阻尼空气悬架客车非线性刚度和非线性阻尼半车模型,通过模型仿真,在不同的道路等级、车辆载荷和行驶速度下,对悬架减振器的非线性阻尼进行优化。与典型工况时的车辆平顺性试验结果相对比,采用优化阻尼值后,客车行驶平顺性指标得到了明显改善。研究对高档客车用可调阻尼减振器的参数设计,以及电控空气悬架的控制策略确定具有重要意义。     

电动助力转向与主动悬架模糊神经网络集成控制

在建立汽车电动助力转向和主动悬架系统的集成模型基础上,利用神经网络自适应学习功能推导集成系统模糊控制规律,设计了模糊神经网络控制策略,对转向行驶工况下的集成系统进行了大量的计算分析。研究结果表明,采用所提出的集成控制策略能有效地实现对汽车平顺性、操纵稳定性、安全性的集成优化,从而使得整车动力学性能得到较大改善。     

液压互联式馈能悬架建模与优化设计

为了实现互联悬架的能量回收及性能优化,提出了一种液压互联式馈能悬架。结合反向互联悬架的结构特性,研究了该悬架的馈能机理。建立四自由度半车辆悬架系统动力学模型,并在AMEsim/Simulink联合仿真环境下,对车辆动力学性能及馈能效果进行了仿真分析,运用Isight的遗传算法对悬架弹簧刚度和液压缸缸径进行了优化求解。在仿真基础上,进行了台架实验,结果表明理论研究与实验结果较为吻合,验证了所提出的液压互联式馈能悬架仿真模型的正确性以及馈能理论的有效性。     

液压互联馈能悬架特性分析与试验

针对互联悬架能耗过大却不能回收悬架振动能量的问题,提出了一种液压互联馈能悬架系统。阐述了液压互联馈能悬架的结构及工作原理,建立了AMESim动力学模型,并设计了恒流馈能电路,研究了在正弦路面与随机路面输入激励下的动态性能,并在此基础上进行了台架试验,试验与仿真结果基本吻合。结果表明:与未加入恒流电路控制的液压互联悬架相比,采用恒流电路控制的液压互联馈能悬架具有更佳的整体动态性能,其侧倾角加速度、车身垂直加速度均有所下降,并在此基础上实现了对车身振动能量的回收,为液压互联馈能悬架的模式切换控制提供了理论基础。     

车辆电动静液压半主动悬架设计与馈能研究

为了实现车辆悬架的减振控制及振动能量回收,提出并设计了一种基于电动静液压作动器(EHA)的车辆半主动馈能悬架结构。建立了2自由度半主动悬架力学模型以及EHA作动器的数学模型;设计了EHA作动器,进行了电机特性试验和EHA作动器的馈能试验;设计了EHA半主动悬架最优控制和能量管理控制策略,利用AMESim与Matlab/Simulink软件对EHA半主动悬架动态性能和能量回馈进行了仿真;设计了EHA半主动悬架试验测试系统,开展了EHA半主动悬架控制台架试验。仿真与试验结果表明,提出的EHA作动器馈能效果较好,馈能效率平均为50%左右;与被动悬架相比,在正弦激励和随机路面谱输入下EHA半主动悬架的簧载质量加速度下降20%左右,减振效果明显。     

基于ADAMS和Simulink联合仿真的主动悬架控制

为减少车辆控制系统开发周期和成本，以某皮卡车为研究对象，利用ADAMS／VIEW软件建立了车辆多体动力学模型；基于随机次优控制策略设计了主动悬架控制器，并通过Matlab／Simulink编写了控制算法对其进行联合仿真，通过不断修正控制参数直至得到满意的控制效果。将采用主动悬架系统得到的仿真结果与采用被动悬架系统得到的仿真结果进行了性能对比，结果表明主动悬架系统有效地改善了车辆的行驶性能。     

整车磁流变减振器半主动悬架变论域模糊控制策略

在建立整车磁流变减振器( MRD)半主动悬架模型基础上,利用八板块方法设计了整车的变论域控制策略.基于重构的标准B级和C级路面激励信号,分别在10、20和30 m/s 3个车速下进行了整车在直线和转向行驶工况下的仿真研究.在完成试验车辆改装基础上,进行了大量台架和道路工况下的试验.仿真和试验结果显示,所设计的半主动悬架和控制策略可以有效地提高车辆行驶的平顺性,磁流变半主动悬架与被动悬架相比振动强度可降低9％～22％,结果表明所建立的模型和控制策略是可行的.     

基于遗传算法和神经网络的车辆主动悬架控制技

采用遗传算法与神经网络相结合的控制策略,以四自由度车辆主动悬架半车模型为仿真对象,与传统的被动悬架进行控制性能比较.通过改变神经网络训练参数、遗传算法输入函数以及车速,对系统的响应特性进行了分析.结果表明车辆主动悬架控制策略可以减小车辆的振动,改善车辆行驶平顺性.     

车辆主动悬架模糊PID控制的仿真与分析

以车辆操纵稳定性及行驶平顺性为控制目标,确定车身加速度为具体评价参数。根据路面-车辆系统的特点,提出将模糊控制理论和PID控制策略有机结合后运用于主动悬架控制。针对简化后的两自由度主动悬架模型,以路面信号作为激励源进行仿真研究。结果表明,这种控制策略对车辆悬架系统的振动控制具有更好的适应性。     

基于策略分层的汽车悬架与转向系统主动控制

建立了悬架系统7自由度的主动控制模型,设计了悬架系统的最优控制器,运用分离定理,得到随机状态反馈调节器的最优控制率.建立了主动前轮转向系统的转向模型,并设计了可实时跟踪目标横摆角速度的滑模变结构控制器.为改善转向工况下车辆的平顺性,在2个子系统的基础上设计了一个上层协调控制器.协调控制器根据车辆传感器信息,实时地输入给转向和悬架子系统不同的跟踪目标和控制参数,以使车辆获得最好的性能.仿真结果表明:所设计的控制器能够较好地提高整车的平顺性和操纵稳定性.     

基于预测控制的主动悬架与电动助力转向集成控制

通过建立主动悬架与电动助力转向集成控制模型,应用预测控制理论,进行了预测控制器的设计,并在Matlab／Simulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明：具有预测控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性,提高转向轻便性,并且对由路面输入引起的振动能够进行有效抑制,使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。     

半主动空气悬架阻尼多模型自适应控制研究

针对常规自适应控制器中辨识算法的收敛速度难以跟随半主动空气悬架模型参数实际变化速度的问题,提出一种能够满足半主动空气悬架在参数大范围变化时对控制品质较高要求的阻尼多模型自适应控制方法。为改善系统控制速度,根据半主动空气悬架阻尼实际控制过程,建立了针对不同车辆运行状态的多个局部线性固定模型,同时引入一个能够重新赋初值的自适应模型,以提升系统控制精度。基于误差最小的模型切换控制策略在线选择最佳匹配模型,并采用自适应控制方法调节最佳阻尼力,从而构成系统阻尼多模型自适应控制。仿真与实车道路试验结果表明,所提出的控制方法能够有效改善半主动空气悬架在大范围行驶工况下的控制品质,车辆垂直振动加速度均方根降幅达22.8%,车辆行驶平顺性得到了明显提升。     

馈能悬架自适应离线神经网络逆控制

在馈能悬架系统馈能回路中引入Boost/Buck型DC-DC变换器,将DC-DC变换器的非线性数学模型描述为稳态分量和扰动分量之和,设计了自适应离线神经网络逆控制器。控制器由离线神经网络逆控制器和自适应控制器组成,离线神经网络逆控制器产生直流变换器的稳态输入,并利用变换器的稳态分量产生训练离线神经网络逆控制器的样本,自适应控制器产生补偿系统参数变化和不确定性扰动的动态输入。在此基础上,对控制器的性能进行了快速控制原型试验验证。最后,对馈能悬架进行了仿真研究。结果表明,自适应离线神经网络逆控制器能够使电动机电磁阻尼力较好地跟踪理想力,改善车辆的舒适性和平顺性,并有效地回收部分悬架振动能量,实现自供能控制。     

考虑时域硬约束的车辆主动悬架H∞控制

提出了考虑时域硬约束条件的车辆主动悬架H∞输出反馈控制器设计方法.基于线性矩阵不等式处理方法,提出并证明了该控制器存在的充分条件.以提高车辆乘坐舒适性为目标,取车身垂直加速度响应为控制输出向量,悬架动挠度、车轮动静载荷比响应和所需控制力为约束输出向量,基于1/4车辆模型进行了主动悬架设计.仿真结果表明,即使车辆模型参数存在一定程度的不确定性,提出的控制策略在提高车辆乘坐舒适性的同时,能很好地兼顾车辆的其他性能要求.     

液压互联消扭悬架系统研究

根据悬架约束最小化原理,提出一种液压互联消扭悬架系统,阐述了该系统的结构与原理,构建了液压互联消扭悬架系统模型及整车动力学模型,分析了各种工况下液压互联消扭悬架动态性能,设计液压互联消扭悬架原理样机,进行台架试验,仿真与试验结果基本一致。结果表明:与传统被动悬架相比,液压互联消扭悬架能有效抑制车身振动,控制了车身姿态,协调了车辆的行驶平顺性与安全性,提高了车辆极端路况的路面通过性能,消除了部分车身扭转载荷,并能实时控制车辆的转向特性。