隨著人們對汽車行駛平穩(wěn)性要求的提高,傳統(tǒng)的線性被動控制懸架系統(tǒng)不能滿足人們的需求,非線性半主動懸架成了目前的研究熱點。本文主要研究了非線性半主動懸架時滯反饋控制理論并設(shè)計了一套實驗?zāi)Ｐ?模擬分析汽車非線性被動懸架的振動特性。第一章綜述了汽車懸架的發(fā)展歷程、半主動懸架的研究現(xiàn)狀和時滯反饋減振技術(shù)的前景。第二章將汽車懸架系統(tǒng)簡化為單自由度系統(tǒng),應(yīng)用非線性時滯反饋控制對汽車車體垂向振動來進行控制。非線性模型引入了三次和五次剛度非線性。分別分析了汽車懸架系統(tǒng)參數(shù)、時滯反饋增益系數(shù)和時滯量對懸架系統(tǒng)垂向振動的影響。當(dāng)系統(tǒng)的三次及五次剛度非線性系數(shù)越大時,系統(tǒng)彈簧的硬特性越明顯,出現(xiàn)了共振峰偏移,系統(tǒng)幅度響應(yīng)曲線出現(xiàn)多值現(xiàn)象。分析了時滯反饋控制當(dāng)中的兩個重要參數(shù),時滯反饋增益系數(shù)和時滯量對系統(tǒng)振動的影響。對一固定的時滯反饋增益系數(shù),存在一個時滯量的取值區(qū)間,使系統(tǒng)的振幅遠(yuǎn)低于被動控制系統(tǒng),且在這個區(qū)間上會存在一個時滯點,使得系統(tǒng)振幅得到最大幅度的降低。第三章將第二章的單自由度模型拓展為兩自由度模型,將汽車輪胎剛度和阻尼考慮進來,研究更真實也更復(fù)雜的汽車懸架系統(tǒng)模型。同樣,在兩自由度系統(tǒng)中,對一固定的時滯反饋增益系數(shù),也存在一個時滯量的取值區(qū)間,使系統(tǒng)的振幅遠(yuǎn)低于被動控制系統(tǒng)。還分析了時滯反饋增益系數(shù)和時滯量對控制穩(wěn)定性的影響,更高的時滯反饋增益系數(shù)配合最佳時滯量可以得到更好的振動控制效果,但卻降低了最佳時滯量的取值范圍,找出了選取最佳時滯反饋增益系數(shù)和最佳時滯點的協(xié)調(diào)關(guān)系。論文第四章設(shè)計了一個線性兩自由度汽車懸架實驗?zāi)Ｐ?模型系統(tǒng)參數(shù),通過等比例縮小一般汽車1/4車體參數(shù)得到。介紹了實驗?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu),和振動測試儀器的一些參數(shù)。通過模態(tài)測試和掃頻分析得到該模型的模態(tài)頻率和阻尼比,并和理論計算得到的模態(tài)頻率對比,驗證了實驗?zāi)Ｐ头显O(shè)計預(yù)期。第五章在第四章線性實驗?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上,引入了永磁鐵同間的互斥力,作為等效非線性剛度,構(gòu)建了一個非線性的兩自由度汽車懸架模型。通過模態(tài)測試和掃頻分析,測得該模型的模態(tài)頻率和阻尼比。實驗測得永磁鐵間的互斥力,通過曲線擬合得到互斥力的擬合方程,該擬合方程包含有三次項。而該模型系統(tǒng)的一階二階模態(tài)滿足一比三,符合系統(tǒng)產(chǎn)生一比三內(nèi)共振的條件。通過外激勵定頻為模型一階和二階模態(tài)的頻譜圖,驗證了模型的一比三內(nèi)共振。同時將該非線性模型定頻激勵時域圖,和線性模型定頻激勵時域圖對比,發(fā)現(xiàn)在非線性模型中,由于非線性模型中三次非線性的存在,系統(tǒng)存在內(nèi)共振,使得非線性模型主系統(tǒng)和隔振器的振幅都比線性都大。本文通過理論分析了,將時滯反饋控制引入到汽車懸架半主動控制中的控制效果,為汽車半主動懸架系統(tǒng)控制提出一個新研究思路。同時,通過實驗建模,設(shè)計了一套兩自由度汽車非線性懸架的實驗?zāi)Ｐ?具有一定的工程實踐參考價值。
【學(xué)位單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.33
【部分圖文】：

圖 2.1 單自由度汽車懸架模型示，m表示汽車車體質(zhì)量，k 表示線性彈簧剛度系數(shù)，且力和位移之間的關(guān)系表示為：F 勵表示為：0f (t ) F cos t，控制系統(tǒng)的時滯s 為時滯反饋增益系數(shù)， 為時滯量。該系統(tǒng)非3 52 0( ) ( ) ( ) ( ) cos( )s t x t cx t f x t F t方程中時滯反饋控制項為 0，不再對該系統(tǒng)系統(tǒng)，便于與 0sf 的半主動控制模型進行對系統(tǒng)變量進行無量綱化，令：

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 單自由度汽車非線性半主動懸架時滯反饋控制2.3.1 被動減振系統(tǒng)當(dāng)時滯阻尼系數(shù) 0sf 時，系統(tǒng)不再受時滯反饋控制，成為被動減振系統(tǒng)，系統(tǒng)各參數(shù)對主系統(tǒng)的影響如下。動力學(xué)方程如下：2 3 5 2 20 2 0 1 23 5( ) (2 2 )4 8 a a a a a F（2.25）在線性系統(tǒng)中，在外激勵頻率接近系統(tǒng)固有頻率時，會讓系統(tǒng)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振動幅度急劇增大。但在非線性系統(tǒng)中，由于非線性因素的存在，會使系統(tǒng)的幅頻曲線得共振峰發(fā)生偏移。系統(tǒng)各參數(shù)的改變，對幅頻響應(yīng)曲線的影響如圖 2.2和圖 2.3 所示(無量綱外激勵力 F =0.2)：

(a)0 1 3 =2， =0.1， =0.1(b)0 1 2 =2， =0.1， =0.1圖 2.3 系統(tǒng)各參數(shù)下幅頻曲線2.3.2 半主動控制減振系統(tǒng)當(dāng)時滯阻尼系數(shù) 0sf 時，為時滯反饋控制系統(tǒng)，動力學(xué)方程為式(2.24)。（1）時滯阻尼系數(shù)sf 對系統(tǒng)的影響時滯阻尼系數(shù)和時滯量為時滯反饋系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)，對直接影響著控制效果。選取無量綱系統(tǒng)參數(shù)：1 2 3 0 0.1， 0.1， 0.1， 2， F 0.2。圖2.4為不同時滯量 的幅頻響應(yīng)曲線，圖2.5為不同時滯反饋增益系數(shù)sf 的幅頻曲。從以上兩圖可以看出，無論是時滯量還是時滯反饋阻尼系數(shù)都會對系統(tǒng)造成影響。且從圖 2.4 可以看出，時滯量增大使振幅增大，到一定程度會導(dǎo)致系

【參考文獻】

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本文編號：2816614