懸架系統(tǒng)的目標是改善車輛行駛時的道路保持性,其設(shè)計的主要問題是設(shè)計人員必須處理好相互矛盾的指標,也就是車輛應(yīng)具有良好的舒適性和操縱性。磁流變阻尼器由于工作輸出范圍大、反應(yīng)時間快和價格低廉等優(yōu)點被認為是最適合應(yīng)用于半主動懸架中的工作元件選擇。所以,建立準確的模型和設(shè)計出有效的控制策略對車輛的半主動控制具有較強的現(xiàn)實意義。由于磁流變阻尼器的強非線性和遲滯性,為磁流變阻尼器半主動懸架的建模和控制策略的設(shè)計帶來了很大的困難,所以主要針對這兩個問題進行了建模和數(shù)值分析。對Lord公司的磁流變阻尼器進行了標定實驗,分析了磁流變阻尼器的非線性和遲滯性。采用物理意義明確、結(jié)構(gòu)簡單的Dahl模型并進行了參數(shù)擬合,隨后驗證了所建立參數(shù)化模型的正確性。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對Dahl模型進行了非線性擬合,建立了磁流變阻尼器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型并進行了數(shù)據(jù)驗證和泛化性驗證。建立了四分之一半主動懸架和被動懸架的仿真模型和狀態(tài)空間方程作為研究的基礎(chǔ),采用白噪聲法建立了隨機路面的時域模型作為懸架系統(tǒng)的激勵輸入模型。為磁流變阻尼器半主動懸架的最優(yōu)控制器設(shè)計提供了理論準備。選取車身加速度、懸架行車和輪胎變形作為車輛的性能指標,建... 

【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

懸架結(jié)構(gòu)圖

第1章緒論-3-懸架將車身與車輪分離，將車輛受到的路面顛簸、空氣阻力和制動力在部件間進行傳遞，為車輛提供良好的乘坐舒適性與穩(wěn)定性。如圖1所示，它一般由轉(zhuǎn)向機構(gòu)、減振器、彈性元件組成。影響汽車安全性的主要原因是車輛的行駛情況，所以懸架的作用之一就是保證汽車能夠行駛在路面上，除了保證輪胎與道路的接觸，車輛還需要良好的驅(qū)動和制動性能，在行駛時會有一些不必要的縱向或橫向的加速度，導(dǎo)致駕駛時感到不舒服，輪胎可能因此失去對抓地力。另外，輪胎的接觸應(yīng)力都在車輛和道路之間傳遞，這對行駛時的安全性帶來不利的影響，尤其對大噸位的卡車和火車來說，車輛發(fā)生大的振動也會對路面產(chǎn)生破壞。所以，懸架系統(tǒng)不僅需要吸收路面顛簸帶來的振動，給乘客帶來舒適，還需要減少路面與車輛之間的載荷傳遞，還減少對路面的損壞。彈簧和減振器是懸架系統(tǒng)的重要組成部分，彈簧用來隔離路面與底盤之間的激振，吸收激振能量，減振器是通過機械或者液體摩擦把能量消耗掉。舒適性與穩(wěn)定性的關(guān)系如圖2所示，當彈簧承受載荷并傳遞一個關(guān)于懸架撓度的力時，阻尼器就要提供阻尼力將非線性的力抵消掉。所以如果需要提升懸架的舒適性就要使懸架變軟，減小車身的加速度，想要提升懸架的穩(wěn)定性就要使懸架變硬，增強輪胎與地面的保持能力，這兩個互相矛盾的指標是設(shè)計好懸架的關(guān)鍵。圖2懸架指標關(guān)系Fig.2Suspensionindexrelationship懸架系統(tǒng)根據(jù)車輛行駛時懸架系統(tǒng)的性能分為[2]被動懸架、半主動懸架和主動懸架，圖3為三種懸架的簡化模型。乘坐舒適性操作穩(wěn)定性軟阻尼硬阻尼

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-4-（a）被動懸架（b）主動懸架（c）半主動懸架圖3三種懸架的簡化模型Fig.3Simplifiedmodelofthreesuspensions如圖3（a）所示，被動懸架由彈簧和阻尼組成。它的阻尼具有固定的彈簧剛度和阻尼系數(shù)，被動懸架簡單低價，可以在一定的速度和頻率下提供良好的乘坐舒適性。但它由于自身的局限性，還是有一些缺點，那就是彈簧剛度和阻尼器系數(shù)一旦確定，就無法實時的根據(jù)車身情況進行調(diào)節(jié)。如圖3（b）所示，主動懸架可以根據(jù)車輛的運動狀態(tài)、車身參數(shù)和環(huán)境的變化，在線調(diào)節(jié)懸架的阻尼系數(shù)，系統(tǒng)采用作動器在外部對車身施加恢復(fù)力，從而更好地提供舒適性和車輛的可控性。主動懸架由執(zhí)行器、控制系統(tǒng)、外部電源等復(fù)雜的設(shè)備組成。作動器向系統(tǒng)傳輸能量或者削弱系統(tǒng)的能量，從而輸出力或者力矩減輕車輛的振動，需要極高的成本，因此只用于高級昂貴的車輛。如圖3（c）所示是半主動懸架，它結(jié)合了被動懸架和主動懸架的優(yōu)點，與被動懸架的相似之處是都由彈簧和阻尼組成，只是半主動懸架的阻尼是連續(xù)可調(diào)的，多采用磁流變阻尼器，在外加磁場的作用下，懸架的阻尼系數(shù)發(fā)生變化，這使得半主動懸架的需要的能量遠低于主動懸架，半主動懸架大多數(shù)情況下以毫秒為單位發(fā)生變化，這使半主動控制的懸架成為控制簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量動力學(xué)性能的理想選擇。與被動懸架相比，半主動懸架具有更好地平順性和可調(diào)性，與主動懸架相比，它更加經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)更簡單。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁流變減振器魔術(shù)公式模型在懸架控制中的應(yīng)用[J]. 張麗霞,龐齊齊,潘福全,葛小菡,林炳欽,何一超,危銀濤,杜永昌.  中國機械工程. 2020(14)
[2]基于遺傳算法的汽車主動懸架LQR控制研究[J]. 許偉,高遠.  計算機與數(shù)字工程. 2019(09)
[3]基于Bingham模型的磁流變阻尼器模型改進研究[J]. 祝世興,郝新琛.  機床與液壓. 2019(17)
[4]淺析磁流變阻尼器在液壓電梯中的應(yīng)用[J]. 黃旭,王德山,張光源.  科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2019(25)
[5]基于遺傳算法的主動懸架最優(yōu)控制研究[J]. 謝偉,趙波,蔣培露.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(08)
[6]采用改進神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的車輛懸架振動仿真研究[J]. 孫亮.  井岡山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(04)
[7]基于微分幾何法的主動懸架魯棒H∞控制[J]. 李武杰,陳從根,郭立新.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(05)
[8]基于改進型RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁流變阻尼器動力學(xué)建模及仿真[J]. 周勇,馮志敏,劉小鋒,周航,胡敏.  船舶工程. 2019(04)
[9]基于Simulink的主動懸架模糊控制策略分析[J]. 鄭玉強,張航星,任文濤,張潮,李濤.  機械工程與自動化. 2019(02)
[10]考慮系統(tǒng)不確定性的車輛主動懸架自適應(yīng)模糊滑�？刂芠J]. 龐輝,梁軍,王建平,劉凡.  振動與沖擊. 2018(15)

碩士論文
[1]基于磁流變阻尼器的汽車半主動座椅懸架研究[D]. 張猛.長安大學(xué) 2015



本文編號：3369243