本文選題：內(nèi)置永磁體磁流變阻尼器　切入點(diǎn)：半主動(dòng)懸架　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：懸架系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分,對(duì)汽車的乘坐舒適性、行駛安全性等有著重要的影響。具有磁流變阻尼器的半主動(dòng)懸架以其能耗小、響應(yīng)快、調(diào)節(jié)方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)一直是汽車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,而將永磁體引入磁流變阻尼器對(duì)具有該內(nèi)置永磁體磁流變阻尼器的汽車懸架系統(tǒng)進(jìn)行研究在國(guó)內(nèi)外尚不多見(jiàn)。將永磁體引入磁流變阻尼器后可以顯著提高阻尼器的綜合性能,對(duì)汽車懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性有著重要的改善作用。本文以內(nèi)置永磁體磁流變阻尼器的設(shè)計(jì)、建模為核心,完成了整車半主動(dòng)懸架的數(shù)學(xué)建模；設(shè)計(jì)了模糊控制、螢火蟲PID控制、果蠅最優(yōu)控制算法,進(jìn)行了大量的仿真和試驗(yàn)研究。主要包括以下內(nèi)容：(1)針對(duì)當(dāng)前磁流變阻尼器不足之處,基于磁流變液的工作原理,提出了新型內(nèi)置永磁體磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)；并基于磁場(chǎng)工作模式及節(jié)能型阻尼器的設(shè)計(jì)原理,完成了該阻尼器的設(shè)計(jì)制作。(2)分別基于通電螺線管的磁場(chǎng)模型和永磁體磁荷模型建立阻尼通道內(nèi)混合磁場(chǎng)模型,在此基礎(chǔ)上采用Bingham模型建立阻尼器數(shù)學(xué)模型及汽車半主動(dòng)懸架數(shù)學(xué)模型。(3)基于上述模型,對(duì)阻尼器進(jìn)行示功特性和速度特性仿真試驗(yàn),證明該阻尼器可以達(dá)到汽車懸架阻尼器的使用要求；進(jìn)而,在不同算法控制下對(duì)新型半主動(dòng)懸架進(jìn)行了仿真試驗(yàn),證明了設(shè)計(jì)的半主動(dòng)懸架具有良好的工作性能；同時(shí)在高速公路及城市交通工況下進(jìn)行了懸架能耗仿真試驗(yàn),結(jié)果證明了內(nèi)置永磁體磁流變半主動(dòng)懸架具有一定的節(jié)能作用。(4)對(duì)常規(guī)果蠅優(yōu)化算法的迭代模式進(jìn)行改進(jìn)使之適合于對(duì)最優(yōu)控制器的尋優(yōu);同時(shí),將果蠅群均勻分布操作、果蠅群半徑隨迭代次數(shù)增加而減小操作引入其中,設(shè)計(jì)新型的果蠅優(yōu)化算法；在此基礎(chǔ)上,根據(jù)半主動(dòng)懸架的控制要求設(shè)計(jì)了果蠅最優(yōu)控制算法。(5)基于D2P平臺(tái)搭建半主動(dòng)懸架快速控制原型試驗(yàn)系統(tǒng),基于dSPACE平臺(tái)搭建半主動(dòng)懸架硬件在環(huán)仿真系統(tǒng),對(duì)研究的懸架控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)；結(jié)果表明研究的懸架控制算法與控制策略具有良好控制效果。(6)搭建了阻尼器試驗(yàn)臺(tái),對(duì)阻尼器進(jìn)行了示功試驗(yàn)和速度特性試驗(yàn),結(jié)果表明設(shè)計(jì)的阻尼器可以達(dá)到汽車懸架的使用標(biāo)準(zhǔn)；搭建了四分之一懸架試驗(yàn)臺(tái)及實(shí)車道路試驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)和實(shí)車道路試驗(yàn)；結(jié)果也證明了設(shè)計(jì)的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)具有良好的工作性能。
[Abstract]:Suspension system is an important part of automobile chassis, which has an important influence on ride comfort, driving safety and so on. Semi-active suspension with magnetorheological damper has the advantages of low energy consumption, fast response and convenient adjustment. The advantages of simple structure have always been one of the research hotspots in automobile field. However, the study of the vehicle suspension system with the built-in permanent magnet magneto-rheological damper is rare at home and abroad, and the comprehensive performance of the damper can be improved significantly by introducing the permanent magnet into the magneto-rheological damper. This paper takes the design and modeling of the built-in permanent magnet magneto-rheological damper as the core, completes the mathematical modeling of the vehicle semi-active suspension, and designs the fuzzy control. The PID control of firefly and the optimal control algorithm of Drosophila have been studied by simulation and experiment. The main contents are as follows: 1) aiming at the shortcomings of the current Mr damper, based on the principle of magnetorheological fluid, A new type of magneto-rheological damper with built-in permanent magnet is proposed, and the design principle of the magnetic field working mode and the energy saving damper is presented. The design and fabrication of the damper are completed. (2) based on the magnetic field model of the solenoid and the magnetic charge model of the permanent magnet, the mixed magnetic field model in the damping channel is established. On this basis, the damper mathematical model and vehicle semi-active suspension mathematical model are established by using Bingham model and vehicle semi-active suspension mathematical model. Based on the above model, the power performance and velocity characteristics of the damper are simulated. It is proved that the damper can meet the requirements of vehicle suspension damper, and the simulation test of the new semi-active suspension is carried out under the control of different algorithms, which proves that the designed semi-active suspension has good working performance. At the same time, the suspension energy consumption simulation test is carried out under the conditions of expressway and urban traffic. The results show that the built-in permanent magnet magnetorheological semi-active suspension has a certain energy-saving effect. The iterative mode of the conventional Drosophila optimization algorithm is improved to make it suitable for the optimization of the optimal controller, and at the same time, the drosophila colony is uniformly distributed. The radius of Drosophila population decreases with the number of iterations, and a new optimization algorithm is designed. According to the control requirements of semi-active suspension, the optimal control algorithm of Drosophila was designed. The prototype system of rapid control of semi-active suspension was built based on D2P platform, and the hardware in loop simulation system of semi-active suspension was built based on dSPACE platform. The results show that the suspension control algorithm and control strategy have good control effect. The results show that the damper can meet the application standard of automobile suspension, and the 1/4 suspension test bench and the real vehicle road test system are built, and the bench test and the real vehicle road test are carried out. The results also show that the designed semi-active suspension system has good performance.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.33

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本文編號(hào)：1608205