基于模型参考的混合悬架多模式切换控制研究

混合悬架在单一控制模式下的舒适性、安全性和馈能性存在相互制约问题,本文基于模型参考的方式设计了一种混合悬架多模式切换控制方法,确定了各模式之间切换规则来控制直线电机和可调阻尼进行切换。然后基于Simulink/Stateflow进行了1/4混合悬架的切换控制系统的设计和仿真,并进行了快速原型试验论证。仿真试验结果表明:混合悬架多模式切换控制模型可以有效地进行切换并达到切换目标,提高混合悬架的综合性能。     

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。     

馈能型多模式主动悬架阻尼力控制策略研究

针对车辆在复杂工况下行驶时单一模式的悬架控制策略难以满足最优控制,且不能对路面振动能量进行回收的问题,基于直线电机—液压系统混合型执行器的馈能型主动悬架系统的基础上,设计一种阻尼力控制策略和悬架工作模式切换策略,使车辆在不同工况下行驶时主动悬架系统以最优模式进行工作,用于提高悬架系统的性能和馈能性,同时尽可能使用馈能回收的能量以提高能量利用率,实现改善悬架系统性能的目的。通过设计悬架控制策略并建立模型仿真,结果表明:该控制策略可以有效改善悬架系统的性能,同时在稳定工况下能量回收效率可达到16.24%左右,复杂工况下兼顾汽车行驶时的动力学性能和馈能性,验证所建模型的准确性,为后续参数和控制策略的优化提供基础。     

车辆半主动悬架系统的分析设计及试验研究

分析了车辆半主动悬架系统及可调阻尼减振器的性能,建立起数学模型,设计了可调阻尼减振器,并进行了不同道路条件下的实车行驶试验,通过结果结果的分析比较,表明半主动悬架在提高车辆乘座舒适性方面要优珩被动悬架。     

车辆半主动空气悬架系统设计与试验

建立了半主动空气悬架系统数学模型,设计了可调阻尼减振器、半主动悬架控制器以及台架试验系统。在仿真的基础上,进行了可调阻尼减振器试验与半主动空气悬架系统1/4模型台架试验,分析了半主动空气悬架及其控制系统对车辆动态性能的影响,计算和试验结果基本吻合,提高了车辆的乘坐舒适性。     

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。     

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。     

阻尼非线性半主动悬架的建模与控制

基于可调阻尼减振器的试验结果,拟合了可调阻尼减振器阻尼系数与步进电动机转角之间的非线性关系,建立了阻尼非线性半主动悬架数学模型,设计了模糊动态最优控制策略,研制了阻尼非线性半主动悬架系统控制器,在仿真的基础上,进行了实车道路试验。结果表明,阻尼非线性半主动悬架模型更接近实际模型,有效改善了车辆的乘坐舒适性、行驶安全性,协调了整车综合性能。     

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。     

基于效率优化的履带车辆再生制动控制策略

以履带车辆静动液辅助制动系统为研究对象,对液压泵/马达的性能进行了理论和数值分析,获得了液压泵/马达的效率曲线,在此基础上,根据液压泵/马达的效率最优原则,提出了基于液压泵/马达效率最优的再生制动控制策略。仿真结果表明,所提出的再生制动控制策略,在保证整车安全制动的前提下,使液压泵/马达工作在高效率区,实现了液压泵/马达的高效率工作,可进一步提高整车制动能量回收率。     

基于磁流变半主动悬架的振动压路机动力学与控制

在对振动压路机和磁流变减振器研究的基础上,应用磁流变减振器对振动压路机进行半主动控制,并对其进行动力学仿真研究.仿真结果表明,采用磁流变减振器进行半主动控制的振动压路机,其减振性能明显改善.     

车辆节能型主动悬架的研究

出于节能和主动控制的考虑，利用无刷永磁直线直流电机作为主动悬架的作动器，提出并设计了这种主动悬架的基本结构，对车辆模型进行运动学分析并设计了控制器。通过对该模型的仿真分析结果表明，主动悬架实现了汽车振动的主动控制，可储存再利用振动的能量，达到节能的要求。     

温度效应下磁流变阻尼器动力学仿真建模与试验

为了精确预测磁流变阻尼器在温度效应下的动力学性能规律,提出一种参数化的仿真建模方法。采用磁流变液试验实测数据拟合方法,建立粘温特性相关非线性物理参数方程;基于Bingham力学模型及对温度效应的影响分析,运用ANSYS软件编译UDF程序、设置模型参数进行参数化仿真建模,以Fluent模块求解粘滞阻尼力,以Emag模块求解库伦阻尼力。搭建温度效应下磁流变阻尼器力学试验平台,并通过试验对仿真模型进行修正、对比与验证,讨论不同温度对阻尼力、能量耗散的变化规律。结果表明,温度效应主要影响粘滞阻尼力,仿真结果与试验实测值高度吻合;不同温度和电流下阻尼器的能量耗散与温度成反比,与库伦阻尼力成正比。仿真建模方法可预测分析输出阻尼力特征,以对磁流变阻尼器进行结构设计和参数优化。     

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。     

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。