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主动油气悬架及液压系统仿真与试验研究

洪赟晋  
【摘要】: 油气悬架和发射平台是导弹发射车最重要部分,直接影响导弹发射车的机动性、灵活性和打击目标的准确性。而油气弹簧是油气悬架最主要的部件,其性能直接影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。机动平台的液压系统能有效调节车身姿态和发射角度。所以如何建立精确的油气弹簧和液压系统仿真模型是进行车辆动力学仿真的基础,是分析导弹发射车整车性能的前提。 本文的研究工作是围绕着上海交通大学与地方研究机构的一个合作课题而展开的。针对主动油气悬架执行机构—油气弹簧的非线性特性、主动油气悬架的控制器的设计、发射平台的调平和起竖液压系统的建模与仿真等问题,提出了主动油气悬架及液压系统仿真与试验研究的 硕士研究课题。论文的主要研究工作包括以下几部分: 1.油气弹簧仿真与试验研究 由于主动油气悬架是由执行机构——油气弹簧和液压控制系统组成。其中,油气弹簧的特性直接影响着车辆的行驶性能,因此我们首先要对油气弹簧的特性进行研究,通过考虑刚度的非线性及活塞与液压缸壁之间的动摩擦力等因素建立了油气弹簧非线性数学模型,并对不同激振频率和幅值下的油气弹簧进行仿真,并将仿真曲线与试验数据相比较,验证数学模型的正确性;然后讨论主要参数对油气弹簧性能的影响;最后分别对油气弹簧的刚度特性和阻尼特性进行分析。 2.主动油气悬架控制与仿真研究 汽车悬架影响着汽车的行驶平顺性和操纵稳定性等性能,对悬架系统进行的分析,要采用合理的悬架系统模型。由于油气悬架的主动控制是通过伺服阀控制来实现,所以首先对电液伺服阀进行建模;再对油气弹簧进行了线性简化,建立了线性1/4主动油气悬架车辆模型。运用目前广泛应用于主动悬架设计中的随机线性二次型最优理论(LQG),设计一个为车辆提供良好的行驶平顺性和操纵稳定性的控制规律;最后对模型进行了时频域仿真。 3.液压系统仿真研究 首先分析发射平台的液压系统原理,从发射平台的功能需求看,液压源、起竖回路和调平回路是系统中最为重要的三个子系统,液压源中的溢流阀是稳定定量泵出口压力的重要元件,但其响应比系统中决定系统动态性能的平衡阀和调速阀小得多,因此不考虑其动态过程;起竖回路负载干扰补偿取决于平衡阀性能,而压力扰动补偿取决于调速阀性能,因此起竖回路建模是重点关注对象;同样,对于调平回路,调速阀是主要关注对象。所以要对发射平台液压调平子系统和起竖子系统建立数学模型,并在MATLAB/Simulink中仿真,分析主要液压元件对系统的影响。


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