本文關鍵詞：阻尼連續(xù)可調(diào)油氣懸架及其控制技術研究

  更多相關文章： 阻尼連續(xù)可調(diào) 油氣懸架設計 無跡卡爾曼濾波 車輛懸架控制

【摘要】：為了滿足不同行駛工況下整車舒適性和操穩(wěn)性的要求,懸架系統(tǒng)需要對阻尼和剛度進行實時調(diào)節(jié)。本文基于高機動越野車平臺,對油氣懸架系統(tǒng)的阻尼連續(xù)可調(diào)技術進行深入的理論和試驗研究�；谒⒌挠蜌鈴椈陕�(lián)合仿真模型,分析了關鍵結構參數(shù)對連續(xù)阻尼控制特性和非線性彈性特性的影響規(guī)律,并完成了油氣彈簧的原理樣機試制,通過臺架試驗對油氣彈簧模型進行了驗證和修正。進而設計了整車模型參考滑�？刂扑惴�,以天棚地棚混合控制算法作為參考模型,通過對混合系數(shù)的實時調(diào)節(jié),使車輛能夠滿足在不同行駛工況對操穩(wěn)性和舒適性的不同需求,并通過硬件在環(huán)仿真,對控制算法的實時性、穩(wěn)定性和有效性進行了驗證。論文的主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)基于傅里葉逆變換原理,建立了四輪車輛時域路面激勵模型,該模型能夠真實反映前后車輪的時滯以及左右車輪相干性等統(tǒng)計特性,四個車輪處路面激勵的統(tǒng)計特性與標準推薦的統(tǒng)計特性描述吻合。建立了非線性1/4懸架振動模型和整車14自由度動力學模型,并通過Carsim仿真驗證了整車動力學數(shù)學模型的正確性,為后續(xù)的整車振動狀態(tài)觀測算法推導及整車阻尼控制算法的推導奠定了理論基礎。(2)提出了針對油氣彈簧的阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)的設計方案,通過環(huán)形閥片油路與電磁比例閥循環(huán)油路的并聯(lián)設計,實現(xiàn)壓縮和伸張行程的阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)。建立了疊加閥片組的翹曲變形和壓差流量特性微分方程,進而建立了阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)油氣彈簧的聯(lián)合仿真模型,分析了關鍵結構參數(shù)對連續(xù)阻尼控制特性和非線性彈性特性的影響規(guī)律。完成了油氣彈簧的原理樣機試制,通過臺架試驗對油氣彈簧模型進行了驗證和修正。提出了阻尼力多項式擬合公式,從而使得在懸架阻尼控制中能夠反求到控制電流值。(3)針對部分振動狀態(tài)難以測量得到,且油氣懸架系統(tǒng)具有強非線性的特性,基于無跡卡爾曼濾波原理,設計了整車非線性振動狀態(tài)觀測器,以懸架動撓度及其速度作為觀測算法的輸入量,能夠準確觀測得到簧載質(zhì)量的垂向振動速度、側傾角速度、俯仰角速度、車輪垂向振動速度等振動狀態(tài)信息,相比于擴展卡爾曼濾波算法,該算法能夠在不增加運算量的基礎上顯著提高整車振動狀態(tài)觀測精度。(4)針對車輛在不同行駛工況下對懸架系統(tǒng)阻尼特性需求不同的特點,提出了以天棚地棚混合作為參考模型的非線性滑模控制算法,根據(jù)車輛的縱向和側向加速度信號,判斷車輛的行駛工況,對天棚地棚混合度進行實時控制,能夠兼顧操縱工況下的穩(wěn)定性和直線行駛工況下的平順性。并通過硬件在環(huán)仿真,基于工業(yè)控制器TTC200開發(fā)了半主動懸架的控制器�；谒罱ǖ陌雽嵨锓抡嫫脚_,對控制算法的實時性、穩(wěn)定性和有效性進行了試驗驗證。
【關鍵詞】：阻尼連續(xù)可調(diào) 油氣懸架設計 無跡卡爾曼濾波 車輛懸架控制
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-19
• 第1章 緒論19-33
• 1.1 引言19-21
• 1.2 國內(nèi)外阻尼可調(diào)懸架技術的研究及發(fā)展現(xiàn)狀21-25
• 1.3 阻尼可調(diào)懸架控制算法的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢25-27
• 1.4 可控懸架存在的主要問題27-30
• 1.4.1 減振器節(jié)流閥片的設計29
• 1.4.2 連續(xù)可調(diào)油氣懸架的結構設計29
• 1.4.3 懸架的控制問題29-30
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容及意義30-33
• 第2章 車輛懸架系統(tǒng)的建模與仿真驗證33-51
• 2.1 基于IFFT的四輪路面時域模型的建立33-39
• 2.1.1 單輪時域激勵模型34-35
• 2.1.2 后輪輸入的時域激勵模型35-36
• 2.1.3 右車輪隨機不平度時域激勵模型36-37
• 2.1.4 路面隨機輸入的數(shù)值仿真37-39
• 2.1.5 結論39
• 2.2 1/4懸架振動模型的建立39-40
• 2.3 整車動力學模型的建立40-48
• 2.3.1 整車動力學模型40-42
• 2.3.2 輪胎模型42-46
• 2.3.3 模型驗證46-48
• 2.4 本章小結48-51
• 第3章 阻尼連續(xù)可調(diào)油氣懸架的仿真與試驗研究51-69
• 3.1 阻尼連續(xù)可調(diào)減振器的工作原理51-52
• 3.2 阻尼連續(xù)可調(diào)懸架的數(shù)學模型52-58
• 3.2.1 減振器伸張行程數(shù)學建模53-56
• 3.2.2 減振器壓縮行程數(shù)學建模56-57
• 3.2.3 油氣懸架彈性力的計算57-58
• 3.3 仿真分析58-64
• 3.3.1 常通孔和閥片不同組合形式對減振器阻尼特性的影響59-60
• 3.3.2 電磁調(diào)節(jié)閥彈簧剛度對減振器阻尼特性的影響60-61
• 3.3.3 電磁調(diào)節(jié)閥預緊力對減振器阻尼特性的影響61
• 3.3.4 電磁調(diào)節(jié)閥恒定節(jié)流孔直徑對減振器阻尼特性的影響61-64
• 3.4 油氣懸架臺架試驗64-66
• 3.5 阻尼力的多項式擬合66-67
• 3.6 本章小結67-69
• 第4章 車輛整車振動狀態(tài)觀測器的設計69-91
• 4.1 懸架振動觀測器設計的意義69-70
• 4.2 非線性卡爾曼濾波算法70-76
• 4.2.1 擴展卡爾曼估計71-73
• 4.2.2 無跡卡爾曼濾波73-76
• 4.3 基于非線性 1/4 懸架模型的觀測器設計76-83
• 4.3.1 基于 1/4 車輛懸架模型的無跡卡爾曼估計77-78
• 4.3.2 基于 1/4 懸架模型的簧載質(zhì)量估計78-79
• 4.3.3 仿真驗證79-83
• 4.4 整車懸架振動狀態(tài)觀測器設計83-88
• 4.5 本章小結88-91
• 第5章 懸架阻尼控制算法研究91-107
• 5.1 參考模型91-94
• 5.2 基于滑�？刂频膽壹芸刂扑惴ǖ脑O計94-98
• 5.3 仿真驗證及其討論98-106
• 5.3.1 工況一隨機路面激勵98-101
• 5.3.2 工況二凸塊路面激勵101-102
• 5.3.3 工況三緊急加速制動工況102-104
• 5.3.4 工況四緊急轉向104-106
• 5.4 本章小結106-107
• 第6章 懸架控制器的開發(fā)與試驗驗證107-117
• 6.1 懸架控制器的硬件在環(huán)試驗108-110
• 6.2 硬件在環(huán)試驗結果及分析110-116
• 6.2.1 隨機路面激勵工況110-112
• 6.2.2 凸塊路面激勵工況112-114
• 6.2.3 緊急加速制動工況114-115
• 6.2.4 急速轉向工況115-116
• 6.3 本章小結116-117
• 第7章 結論117-119
• 7.1 本文的研究工作總結117-118
• 7.2 論文的創(chuàng)新點118
• 7.3 后續(xù)工作展望118-119
• 參考文獻119-127
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單127-129
• 致謝129-130
• 作者簡介130

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