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基于闭环力反馈的液压半主动悬架研究

涂华刚  
【摘要】: 主动阻尼悬架技术是当今车辆悬架技术发展的趋势之一,本论文从汽车振动力学的角度对车辆悬架进行了研究。本文比较系统地提出了一套全新概念的液压半主动悬架结构,它包括建模分析、结构设计、计算机仿真、理论分析计算、实验研究等方面的内容。 第一章综述了半主动悬架的产生、发展及其控制现状,在此基础上指出了该技术的进一步要求和所需研究的问题;其次对各种悬架减振元件的发展进行了系统的分析比较;接着提出了一种新型的基于主动力反馈原理的半主动液压阻尼悬架的实现构想;最后概述了论文的选题意义和研究内容。 第二章简单介绍了路面不平度的功率谱表示,人体对振动不舒适感的量化。之后建立了车辆悬架的振动模型,并对它进行了简化,对液压阻尼悬架系统的结构进行了分析,建立了液压阻尼悬架单轮系统模型。最后提出了系统的综合评价尺度。 第三章有针对性的对路面激励做了进一步地探讨。对路面时域模型的建立,通常需要路面功率谱密度的表达式为有理函数的形式,而国标中所推荐的功率谱密度为幂函数形式。本章首先将幂函数形式的功率谱转化为对应的有理函数形式的功率谱,然后建立了单论辙、单点激励的时域路面模型。该模型由白噪声激励的随机状态方程确定,在给定的路面谱条件下获得与之相对应的路面位移输入。在已知该路面输入的条件下,对非线性液压阻尼悬架进行了分析应用,理论计算和数字仿真结果的一致性表明该建立路面时域模型方法的有效性和正确性,可以为后面章节进一步地研究汽车的乘座舒适性和行驶安全性提供理论依据。 第四章在理论上建立了一套基于主动力反馈原理的新型主动阻尼悬架的设计和优化方法。首先提出了该主动阻尼悬架的实现模型,该模型是在传统的液力减振器的基础上,应用半主动控制的思想结合力反馈的原理建立起来的内部液压反馈阻尼网络模型。理论优化分析和计算机仿真表明,通过该液阻网络模型,即可以实现电控的主动阻尼悬架的功能,它可以根据汽车行驶路况的好坏自适应地调节悬架阻尼大小以实现主动阻尼悬架的最优控制。该设计思想在原理上可行且具有重要的理论和实践意义。 第五章研究了主动阻尼系统中的时变因数对减振系统的减振效果的影响(包括路况、车速、载重阻尼油的粘度系数随油温变化而引起的变化,油液的弹性模量等),并分析了模型简化时一些被忽略的非线性因数对系统性能的影响。 第六章讨论了基于力反馈原理的主动阻尼悬架的结构实现及其实验研究。本章给出了一种基于主动力反馈原理的阻尼器的结构实现方案,并针对这样一种结构实现方案及其有限的激振条件进行了对比实验研究。在实验上证实了该新型原理的正确性。 第七章对本论文所做的研究工作进行了简要总结。


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