硕士论文-汽车半主动悬架系统的建模研究.pdf

重庆大学
硕士学位论文
汽车半主动悬架系统的建模研究
姓名:朱明
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:邓兆祥
20040420
摘要本文以国产菜微型车为研究对象,研究了萁动力学参数的提取,动力学模型行了控制仿真。主要研究工作包括以下』乙个方面。采用三神方法对汽车动力学参数进行提取。分别是试验法,三维建模法和图复杂部件进行参数测试;利用的三维模型对白车身,前后桥作参数提取;根据试验报告获得了悬架的阻尼和嚣《度参数,以及轮胎的剐度参数。再根搭空闷力磁流变减振器理论建模和试验建模的研究。本文提出的磁流变减振器的工作模式为混合工作模式。基于平行板通道模型的流变学分析,提出了磁流变减振器阻尼力的理论模型。基于塑性模型提出了磁流变减振器阻尼力的实验模型能够比较真实的反映示功特性和速度特性。并对磁流变减振器的时滞现象进行了分析,得出由于电路的瞬态响应造成了时滞,可以采用电流驱动器的调节和输出方程。对不同模型的固有特性进行了分析比较。同时为了验证动力学参数和模型的正确性,利用实车进行了道路试验。对车身的垂直,俯仰和侧倾三种运动姿态进行了固有频率的参数识瓤。结果表观建立的整车动力学模型能反映真实探讨了利用最优控制理论对基于磁流变减振器的半主动悬架系统进行控制仿真的问题。针对二自由度车模型和七自由度整车模型,分别建立了随机最优控制仿真系统。仿真结果表明,在设计控制规律时,应综合考虑各方面因素,合理选择半主动悬架性能指标函数中的加权系数,控制运动响应,才能改善汽车平关键词:汽车动力学参数,试验,磁流变减振器,建模,半主动悬架,最优控制的建立。基于磁流变减振器建立了汽车半主动悬架系统,并根据最优控制理论进纸查阅。在试验法中设计了专用的双簧倒立擢试验台,对发动机,车门和车椅等系质心坐标公式和力矩平移定理求得整车的动力学参数。最后针对二自由度模型、四自由度车模型和七垂由度全车模型分别建立了相应的力学参数表。型。根据试验数据对低速和高速段采用分段非线性回归拟合,拟合的仿真数学模来缩短响应时间。引入磁流变减振器作为执行器,根据拉格朗日法建立了二、四、七自由度的汽车半主动悬架系统动力学方程,在此基础上根据状态空间方法写出了状态方程情况。顺性和操纵稳定性。中文摘耍
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髀概述对提高汽车产品质量有着极其重要的意义。在设计汽车悬架时要同时考虑多种因素,例如平顺性,操纵稳定性,悬架工作行程,静态变化,重量,成本和可靠性等等。其中最主要的鲆蛩胤直鹗牵浩剿承裕僮菸榷ㄐ砸约靶芄ぷ餍谐獭通常,这些悬架性能因素可以通过改变悬架刚度和阻尼来调节。但是,这些特性系数的“软”悬架。但是在低阻尼情况下,车身又容易出现共振振幅过大现象。悬架的弹性和阻尼参数不能随外部状态的改变面相应改变。即使采用优化方法来设计,也只能把其性能改善到一定的程度;即在设计点处为最优。为了克服被动悬架的这一缺陷,许多研究者应用新技术、新材料并与控制理论、计算机技术相结合开发实旌了机、电、液一体化可控悬架系统。因此,根据悬架系统可控性可分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架。一般被动悬架包括弹簧和减振器,其中弹簧和减振器主要用来支撑悬架簧载质量的静载荷和动态响应特性,减振器在振动中还消耗能量而起减振作用。因此,被动悬架减振器设计及与弹簧刚度、质量的匹配是人们研究的重点。半主动悬架其组成与结构和被动悬架有类似之处,但也是可变的。半主动悬架刚度和阻尼的调节策略及实现是研究的关键。一般情况下,阻尼或刚度的改变由机、电、液复合控制方法来实现。主动悬架是由弹性元件和力发生器组成。这种力发生器一般是液压缸,由外部油泵供给能量,产生由控制信号确定的力。目前,在这三种悬架系统中,被动悬架已广泛使用在各种汽车上,但其性能如前所述,不能满足汽车各项跄苄枰!V鞫茉诶砺凵侠此担芗婀烁髦侄汽车振动是影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性的重要因素。汽车减振主要使用悬架系统,它一般由弹性元件和阻尼元件构成,用以缓冲和吸收因路面不平而产生的激振力,同时承受汽车转向时产生的侧倾力。因此设计优良的悬架系统,在本质上是相互矛盾的⋯。例如为了支撑车身重量并随路面运动时,要求悬架具有高阻尼系数的“硬”悬架。而隔离随机路面不平度对汽车的扰动应具有低阻尼这些矛盾使常规被动悬架性能的改善受到了很大的限制。这主要是因为被动不同之处是其减振器的阻尼系数能在一定范围内实时主动调节或承载弹簧的刚度力学要求,可以实现理想悬架的控制目标,符合汽车发展的趋势,但能量消耗大,成本高,结构复杂。这些都成为制约主动悬架发展的瓶颈。而半主动悬架系统的性能可达到接近主动悬架的性能,且不需要外部能源,制造成本