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《中南林业科技大学》 2010年
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汽车磁流变半主动悬架系统的设计及控制研究

刘梦安  
【摘要】:汽车乘坐舒适性和操纵稳定性越来越受到人们的关注,这两项指标与悬架性能有着密切的关系。传统被动悬架已经不能满足人们对汽车的要求,而半主动悬架由于其可以实现阻尼的可调性,能更好的满足汽车的行驶要求,与主动悬架相比,具有结构简单、成本低廉等优点,因此,成为了现在学者们研究的热点。本文研究的磁流变半主动悬架利用磁流变液的流变效应,对减振器的阻尼力实施控制,能量消耗较低,可靠性高,在一定的控制策略下具有与主动悬架相近的特性。它是一种高性能、半主动控制系统,它可根据监测车身和车轮运动状况的传感器所输入的信息,对路况和驾驶环境作出实时响应,提供快速、平顺和连续可变的阻尼力,来减少车身振动并增加轮胎与各种路面之间的附着力。磁流变减振器在汽车悬架的半主动控制中有着巨大的应用价值,研究汽车磁流变半主动悬架对于提高汽车的总体性能具有十分重要的意义。 在结构设计方面,本文以磁流变减振器为研究对象,介绍磁流变减振器的磁路设计,并结合现有汽车液压筒式减振器的结构和工作特点,对磁流变减振器的工作缸、充气腔、有效长度等参数进行了计算和选择,从而完成对悬架的整体设计。 在控制研究方面,本文选择某微型车为参照车型,首先运用汽车动力学理论建立了1/4汽车半主动悬架控制系统动力学模型,然后在熟悉天棚阻尼控制算法、模糊控制算法、模糊PID控制算法的基础上,分别设计了天棚阻尼控制器、模糊控制器、模糊PID控制器。车辆在不同路面输入谱和不同行驶速度下,运用Matlab/Simulink软件对磁流变半主动悬架进行了仿真研究,仿真结果表明,结合相应的控制算法,采用磁流变阻尼器的半主动悬架系统有效地改善了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。通过对簧载质量加速度、悬架动挠度及轮胎动载荷三个指标进行对比分析,模糊PID控制器相对于天棚阻尼控制器和模糊控制器有更好的控制效果,能有效的改善车辆动态性能。
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