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《石家庄铁道大学》 2017年
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带附加气室空气悬架的动态特性及控制

高从行  
【摘要】:悬架在汽车的行驶过程中,对汽车的行驶平顺性和操作稳定性起着非常重要的作用。随着科技发展,传统的被动悬架,已经不能完全满足人们对高性能汽车的需求。虽然主动悬架在应用过程中,能够达到很好的性能要求,但它需要较多的设备及动力源支撑,系统较为复杂。空气弹簧在使用中,曲线的设计非常的多样化,可以灵活的进行充放气,使得空气弹簧的刚度变化更加的方便。采用空气悬架的汽车可以明显的改善轮胎的动载荷、悬架动行程,获得较好的行驶平顺性和操作稳定性。带附加气室的空气悬架,具有更大的空气容量,刚度调节范围进一步增大,汽车性能将得到更进一步的提高。在以往的大部分空气悬架论文中,多数采用2自由度1/4车模型、4自由度1/2车模型进行分析。1/4车、1/2车虽然能表现汽车行驶中的基本振动性能,但是针对汽车行驶中的俯仰、侧倾、悬架动挠度和轮胎动载荷基本问题,得不到很好的研究。因此整车七自由度带附加气室空气悬架的研究显得十分的必要。本文首先研究了,带附加气室空气悬架性能和现状,总结出了评价汽车行驶平顺性的主要指标。通过研究带附加气室空气弹簧的工作原理,结合空气动力学、热力学,建立带附加气室空气弹簧的非线性微分方程,利用小偏差的方法线性化后,进一步拟合出节流孔的开度与空气弹簧动刚度的关系。针对整车七自由度悬架微分方程和四轮随机路面谱输入微分方程,建立起仿真模型。通过研究PID、模糊PID的控制机理,利用研究出的动刚度和节流口开度之间的关系,设计了整车七自由度PID和模糊PID控制器,建立起带附加气室空气悬架的PID、模糊PID仿真模型,研究两种控制方法的效果,得出哪种控制更好的改善汽车的性能。研究表明采用PID、模糊PID控制后悬架的垂向加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎的动载荷最大值、最小值以及均方差都有了明显的减弱,具有更好的行驶平顺性。采用合并式的模糊PID的控制方法相对于单独的PID控制方式会达到更好的控制效果。
【学位授予单位】:石家庄铁道大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U463.33

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