收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

车辆悬架系统中新减振元件设计和减振控制算法研究

赵亮  
【摘要】: 目前车辆悬架系统振动研究主要集中在两方面:(1)新的弹性元件和阻尼元件的提出;(2)新的振动控制算法的提出。本着这一指导原则,本论文在这两方面都提出了一些创新性的工作:(1)首先根据实际车辆的底盘布置形式,提出了一种崭新的阻尼元件即扭转阻尼减振器,并且对其进行了深入的研究;(2)以可控悬架为控制对象,提出了一些创新性的悬架振动控制算法。其研究内容如下: 1.扭转阻尼减振器的研究 在实际车辆的底盘设计中,设计者往往希望将底盘设计的越紧凑越好,根据这一指导原则,通过分析现有悬架结构中减振器与弹簧以及导向机构的安装方式,创新性的提出了一种便于实现与扭杆弹簧进行紧凑安装的扭转阻尼减振器,并且在第七代菱形车上得到了应用。本论文将围绕扭转阻尼减振器进行多方面的研究,以便将其推广到以扭杆弹簧作为弹性元件的现行车辆中去。 首先讨论了阻尼元件、弹性元件与菱形车中悬架系统的匹配设计。根据四分之一悬架模型建立了悬架性能指标与车辆参数的函数关系。分析了车辆系统参数对悬架性能指标的影响,确定以阻尼系数作为优化变量的四分之一悬架系统多目标优化问题。利用小种群多目标遗传算法对这个多目标问题进行优化求解。在频域内分析了阻尼系数对悬架性能指标的影响,得到了阻尼系数与悬架系统匹配设计的一般规律,即车身共振区需要重阻尼、人体振动敏感区需要轻阻尼、非簧载质量共振区需要重阻尼。由于车身共振区与非簧载质量共振区的阻尼力分别对应开阀阻尼力和最大开阀阻尼力,因此减振器的外特性可以用三级阻尼力的形式进行控制。利用三级阻尼力控制的方法实现了以线性悬架系统优化设计的阻尼系数构成减振器的非线性外特性曲线。根据悬架性能指标的相应要求,选择十组具有代表性的非支配解进行不同频率下的悬架性能指标概率分析,确定了平均开阀阻尼系数和平均最大开阀阻尼系数。通过选择双向阻尼比计算了伸张行程和压缩行程中的开阀阻尼系数和最大开阀阻尼系数。利用减振器在悬架中的一般布置结构得到了开阀速度和最大开阀速度,从而得到了与该悬架匹配的减振器非线性外特性曲线。利用伸张行程的开阀阻尼力计算菱形车中悬架系统所需等效筒式减振器的活塞和活塞杆的尺寸。当阻尼元件确定以后,弹性元件利用汽车设计中提出的扭杆弹簧设计方法就可以很方便地得到。 根据流体力学和液压理论建立了扭转阻尼减振器阻尼力矩的基本计算公式,计算得到了常通节流小孔的直径、伸张阀和压缩阀的基本参数,并且建立了扭转阻尼减振器物理参数力学模型,通过对其进行的仿真,得到其外特性速度曲线,该曲线与三级阻尼力控制计算得到的等效阻尼力曲线非常相似。紧接着分析了缝隙对扭转阻尼减振器的影响。 为了进一步论证上面提出的扭转阻尼减振器外特性计算理论的正确性,设计制造了一扭转阻尼减振器进行台架试验研究。通过将试验研究的结果与理论模型的对比证明上述的理论计算是合理的。为了方便后面的振动分析,根据试验得到的结果建立了扭转阻尼减振器的数学模型。并且利用遗传算法对模型中的参数进行反求。 最后对基于扭转阻尼减振器的扭杆弹簧双横臂悬架的非线性平顺性进行仿真分析。利用空间运动学和动力学建立扭杆弹簧双横臂悬架的运动学和动力学方程,证明了双横臂悬架的空间运动对扭转阻尼减振器在车轮垂向上提供的等效阻尼力没有影响。根据虚位移原理计算得到了扭杆弹簧双横臂悬架的非线性悬架刚度与车轮跳动的函数关系。最后根据车辆平顺性脉冲激励和随机激励的国标要求对其进行了非线性的平顺性仿真,仿真结果表明基于扭转阻尼减振器的扭杆弹簧双横臂悬架的平顺性是合理的。 2.可控悬架控制算法的研究 本文所指的可控悬架有两种形式:(1)磁流变阻尼器半主动悬架;(2)主动悬架。分别以上面两种悬架为控制对象提出了一些具有创新的振动控制算法。 (1)磁流变阻尼器半主动悬架最优控制研究 磁流变阻尼器是一种基于智能材料的、新型的半主动阻尼器。所产生的阻尼力可调范围比传统阻尼器大,反应迅速,易于控制,因此能够更好的应用于车辆系统的减振,实现从被动悬架向半主动悬架的飞跃。本文利用最优控制对基于磁流变阻尼器的四分之一车辆系统的半主动控制进行研究。采用改进型Bouc-Wen模型作为磁流变阻尼器的力学模型。利用小种群遗传算法(μGA)对随机最优控制器的权值进行寻优。仿真结果表明,利用最优控制的磁流变阻尼器半主动悬架性能指标明显优于被动悬架。 (2)基于多目标遗传算法的主动悬架H_2/H_∞多目标控制研究 本文利用多目标遗传算法结合线性矩阵不等式对四分之一主动悬架的混合H_2/H_∞控制的保守性进行研究。将车身垂向加速度定义为H_2性能指标。悬架动行程和轮胎动位移定义为H_∞性能指标。利用多目标遗传算法(μMOGA)搜索控制增益,通过解矩阵不等式得到H_2和H_∞范数。将计算得到的H_2和H_∞范数结果和Matlab多目标控制工具箱进行比较,发现基于μMOGA的LMI优化方法的保守性明显小于Matlab多目标控制工具箱的计算结果。根据μMOGA/LMI对四分之一主动悬架进行设计,其仿真结果和被动悬架进行比较发现主动悬架的性能指标明显优于被动悬架的性能指标。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王勇军;沙美华;郭小刚;;汽车悬架控制技术的研究现状和发展趋势[J];农机使用与维修;2008年02期
2 芮强;王红岩;;基于响应面法的悬架系统优化研究[J];装甲兵工程学院学报;2006年04期
3 汪小平;陈忠;白学敏;;某4×4车辆磁流变半主动悬架模糊控制[J];四川兵工学报;2011年07期
4 张松青;侯锁军;;轿车悬架技术的应用与发展趋势[J];河南机电高等专科学校学报;2008年01期
5 朱华;;现代汽车悬架系统的发展现状及趋势[J];城市车辆;2008年04期
6 田冬艳;孙淑霞;姜彤;韩丽;;基于COSMOS/Motion的汽车半主动悬架仿真研究[J];机械传动;2010年07期
7 刘建;马明星;;多级可调的车辆半主动悬架控制算法研究[J];扬州大学学报(自然科学版);2008年03期
8 朱一波;李芳;;汽车半主动悬架数学模型与模糊控制研究[J];机电工程;2008年11期
9 洪家娣;沈晓玲;;基于神经网络自适应模糊控制的半主动悬架研究[J];农机化研究;2007年10期
10 韩燕;居刚;吕新生;蔡振;;载货汽车悬架系统频率响应仿真[J];机械;2008年05期
11 任萍丽;马承广;;磁流变半主动悬架(MRC)技术[J];轻型汽车技术;2010年Z4期
12 王世明,王孙安,李天石;半主动悬架的试验研究[J];仪器仪表学报;2001年02期
13 梁新成;黄志刚;朱亭;穆以东;;汽车悬架的发展现状和展望[J];北京工商大学学报(自然科学版);2006年02期
14 宋慧新;李翠芬;;基于频率分析的半主动悬架模糊控制方法研究[J];汽车工程;2008年06期
15 赵以强;郭玲;王海燕;;基于神经网络控制器的半主动悬架的研究[J];农业装备与车辆工程;2009年11期
16 赵云堂;陈思忠;冯占宗;吴志成;杨林;;磁流变半主动悬架的天棚控制方法研究[J];汽车工程学报;2011年03期
17 肖海斌;方明霞;;考虑限位器的汽车非线性系统振动特性[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年06期
18 李捷;丁名雄;李敏;董军哲;;基于ADAMS的货车悬架参数多目标性能优化[J];机械工程与自动化;2010年03期
19 洪家娣;沈晓玲;;神经网络自适应模糊控制在汽车半主动悬架中的应用[J];农机化研究;2008年07期
20 刘刚;黄劭楠;嵇艳玲;;悬架系统在汽车上的应用与展望[J];黑龙江科技信息;2011年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姚嘉凌;闵永军;蔡伟义;;车辆磁流变半主动悬架滑模控制试验研究[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
2 孙伟;胡海岩;;基于多级磁流变阻尼器的操纵面振动半主动抑制[A];第七届全国非线性动力学学术会议和第九届全国非线性振动学术会议论文集[C];2004年
3 祝世兴;白玉;;基于起落架磁流变减震器的实验建模与控制策略研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
4 祝世兴;王海军;王鹏;;基于磁流变减振器的车辆半主动悬架的联合仿真[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
5 刘非;李以农;郑玲;;装甲车辆磁流变半主动悬架变论域自适应模糊控制[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
6 贾九红;黄修长;杜俭业;汪玉;华宏星;;粘滞性阻尼器的设计方法研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 方明霞;冯奇;;悬架迟滞非线性特性对汽车平顺性的影响[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
8 薛素铎;周乾;董军辉;曹资;;振动控制在空间结构中的应用[A];第十届空间结构学术会议论文集[C];2002年
9 邵传平;鄂学全;魏庆鼎;朱凤荣;;海上结构物流致振动控制方法研究[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年
10 王卫东;贾建援;;矩形截面电容式微加速度计气膜阻尼研究[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵亮;车辆悬架系统中新减振元件设计和减振控制算法研究[D];湖南大学;2008年
2 李仕生;车辆可变阻尼减振器半主动悬架研究[D];重庆大学;2012年
3 姚嘉凌;车辆磁流变半主动悬架系统理论和试验研究[D];南京林业大学;2009年
4 陈杰平;基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D];合肥工业大学;2010年
5 张志勇;半主动座椅悬架控制理论与实验研究[D];湖南大学;2008年
6 刘韶庆;磁流变可调阻尼减振器的特性研究[D];江苏大学;2007年
7 卢少波;汽车底盘关键子系统及其综合控制策略研究[D];重庆大学;2009年
8 王维锐;车辆悬架系统关键技术研究[D];浙江大学;2007年
9 杨小卫;磁流变减振器磁路分析及磁流变半主动悬架控制策略研究[D];江苏大学;2007年
10 董小闵;汽车磁流变半主动悬架仿人智能控制研究[D];重庆大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘波;基于DSP的汽车半主动悬架控制器的研究[D];西华大学;2008年
2 付振;基于悬架系统的车辆动力学控制仿真研究[D];浙江大学;2010年
3 程杰;基于悬架控制的车辆平顺性仿真研究[D];浙江大学;2008年
4 谷明起;轻型车半主动悬架蚁群PI姿态控制算法的研究[D];吉林大学;2007年
5 王明海;基于状态观测器的磁流变半主动悬架控制研究[D];南京林业大学;2011年
6 罗铭刚;基于LMI的半主动悬架多目标输出反馈控制研究[D];重庆大学;2007年
7 郭洋;车用可调阻尼减振器的研制[D];西华大学;2007年
8 邓正万;基于模糊PID空气悬架电子控制系统的研究[D];江苏大学;2008年
9 赵开林;汽车半主动悬架模糊控制研究[D];华东交通大学;2007年
10 王莹;新型汽车主动悬架系统及其鲁棒控制研究[D];广东工业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 何国龚志伟;国际水准的新悬架 系统实现垂直切换[N];中国质量报;2007年
2 本报记者 陈宇祥 付义书;舍不得这个“角落”[N];中国安全生产报;2005年
3 四川泸州 祥华;家庭影院搭配中不容忽视的阻尼系数[N];电子报;2006年
4 本报记者 张翼;以高品质悬架产品和服务提升中国客车[N];机电商报;2008年
5 本报记者 傅春荣;微车热销助推投资热情[N];中华工商时报;2009年
6 本报记者 张震;两款热销车型大比拼[N];中国消费者报;2007年
7 山西 王成保;放大器技术指标与音质的关系(七)[N];电子报;2007年
8 刘文;LAND CRUISER 200自由新境界[N];中华工商时报;2007年
9 北京 小玉;我用天进Bewitch NO.2A3胆机的六大体会[N];电子报;2006年
10 朱近倩 董宁;德尔福最新推出的技术和产品[N];中国工业报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978