本文關(guān)鍵詞：基于AMESim的客車ECAS車身高度及整車姿態(tài)控制研究

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【摘要】：作為一類先進的車輛懸架系統(tǒng),電控空氣懸架(Electronically Controlled Air Suspension,ECAS)以其卓越的性能優(yōu)勢逐漸被廣泛應(yīng)用于城市公交客車、旅游巴士、重型裝載車輛以及高級乘用車上。與傳統(tǒng)機械式車輛懸架相比,ECAS的突出優(yōu)勢及主要特色之一在于空氣彈簧能夠有效進行充放氣調(diào)節(jié),即實現(xiàn)車身高度的實時可調(diào)。在此基礎(chǔ)上,進一步結(jié)合可調(diào)阻尼減振器,ECAS便能有效保證車輛在載荷及道路行駛工況復(fù)雜多變情況下的整車綜合性能,從而有效提升車輛操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟性以及乘坐舒適性。隨著ECAS研究的不斷深入,作為核心技術(shù)之一的ECAS車高調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計已逐漸成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。本文針對客車ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的空氣彈簧過充、過放、車身高度在目標(biāo)值附近震蕩以及車身側(cè)傾角和俯仰角過大(整車姿態(tài)失穩(wěn))等不良現(xiàn)象,基于AMESim和滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)進行客車ECAS車身高度及整車姿態(tài)控制研究。為準(zhǔn)確掌握ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中存在的復(fù)雜動態(tài)特征,建立了ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型,在此基礎(chǔ)上,完成了客車ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計,最后實現(xiàn)了系統(tǒng)控制性能的聯(lián)合仿真和實車道路試驗。論文的主要研究工作總結(jié)如下:首先,對ECAS車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作機理進行了深入分析,結(jié)合變質(zhì)量充放氣系統(tǒng)熱力學(xué)理論和車輛系統(tǒng)動力學(xué)理論,建立了整車ECAS車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,明確了客車ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制過程中的控制變量。與此同時,為便于后續(xù)系統(tǒng)控制性能的有效驗證,基于AMESim建模與仿真平臺建立了客車ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)物理模型。其次,為有效解決客車ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的各類不良現(xiàn)象,保證車高調(diào)節(jié)控制精度及整車姿態(tài)的穩(wěn)定性,采用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法設(shè)計了ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制器,實現(xiàn)了對ECAS在車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制過程中流入或流出各空氣彈簧內(nèi)的空氣質(zhì)量流量的有效控制。再次,通過建模仿真平臺接口提供的有效工具將基于Matlab/Simulink搭建的ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制器與在AMESim仿真平臺上建立的ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)物理模型相連接,從而實現(xiàn)了基于AMESim的系統(tǒng)控制性能聯(lián)合仿真分析。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的控制器能夠有效解決客車ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中存在的不良現(xiàn)象,并且響應(yīng)迅速、控制精度高,滿足實際控制要求。最后,為進一步驗證所設(shè)計的客車ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制系統(tǒng)的有效性和可靠性,開發(fā)了ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)快速控制原型,隨后基于某款裝備ECAS系統(tǒng)的城市公交客車完成了控制系統(tǒng)的實車道路試驗。實車試驗結(jié)果表明,所設(shè)計的ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制器控制效果良好,有效改善了客車ECAS車高調(diào)節(jié)精度及整車姿態(tài)控制性能。
【關(guān)鍵詞】：電控空氣懸架系統(tǒng) 車高調(diào)節(jié) 姿態(tài)控制 滑模變結(jié)構(gòu) 聯(lián)合仿真
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 空氣懸架系統(tǒng)概述12
• 1.2 電控空氣懸架系統(tǒng)12-18
• 1.2.1 ECAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及其工作原理13-15
• 1.2.2 ECAS研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 ECAS車高調(diào)節(jié)與姿態(tài)控制研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 ECAS車高調(diào)節(jié)與姿態(tài)控制研究的關(guān)鍵問題17-18
• 1.3 研究目的和主要內(nèi)容18-21
• 1.3.1 研究目的18-19
• 1.3.2 研究內(nèi)容19-21
• 第二章 ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模21-35
• 2.1 ECAS整車車高調(diào)節(jié)原理21-23
• 2.2 ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模23-30
• 2.2.1 單組空氣彈簧模型數(shù)學(xué)表達式24-26
• 2.2.2 單輪懸架系統(tǒng)動力學(xué)表達式26-27
• 2.2.3 ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)動力學(xué)表達式27-30
• 2.3 基于AMESim的ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)物理建模30-34
• 2.3.1 AMESim仿真平臺簡介30
• 2.3.2 AMESim仿真平臺的主要優(yōu)勢30-31
• 2.3.3 AMESim仿真模型建模思路31
• 2.3.4 ECAS整車車身高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)物理模型建立31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制器設(shè)計35-52
• 3.1 ECAS整車車高調(diào)節(jié)過程分析35-38
• 3.1.1 ECAS車高調(diào)節(jié)模式36-37
• 3.1.2 ECAS空氣彈簧充放氣方案設(shè)定37-38
• 3.2 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制方案38-40
• 3.3 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制理論40-43
• 3.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制簡介40-42
• 3.3.2 基于趨近律的滑�？刂�42-43
• 3.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制策略設(shè)計43
• 3.4 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制設(shè)計43-49
• 3.4.1 ECAS車高調(diào)節(jié)滑模變結(jié)構(gòu)控制設(shè)計44-45
• 3.4.2 ECAS整車車身姿態(tài)滑模變結(jié)構(gòu)控制設(shè)計45-47
• 3.4.3 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制輸出分配規(guī)則47-48
• 3.4.4 控制信號輸出模塊設(shè)計48-49
• 3.5 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制器模型搭建49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真52-61
• 4.1 聯(lián)合仿真概述52-53
• 4.2 基于AMESim仿真平臺的聯(lián)合仿真技術(shù)53-56
• 4.2.1 聯(lián)合仿真的目的及意義53
• 4.2.2 聯(lián)合仿真系統(tǒng)設(shè)置53-54
• 4.2.3 聯(lián)合仿真的基本原理54-56
• 4.3 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制聯(lián)合仿真56-60
• 4.3.1 聯(lián)合仿真模型的建立56-57
• 4.3.2 聯(lián)合仿真結(jié)果分析57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 ECAS車高調(diào)節(jié)與整車姿態(tài)控制實車試驗61-74
• 5.1 ECAS實車車高調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計61-65
• 5.1.1 試驗方案61-63
• 5.1.2 試驗儀器63-65
• 5.2 ECAS車高調(diào)節(jié)控制策略實現(xiàn)65-69
• 5.2.1 D2P平臺簡介65-67
• 5.2.2 基于D2P的系統(tǒng)控制開發(fā)流程67-69
• 5.3 ECAS客車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)標(biāo)定69-71
• 5.3.1 位移傳感器的標(biāo)定70-71
• 5.3.2 車身高度模式的標(biāo)定71
• 5.4 實車試驗分析71-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 研究總結(jié)和展望74-76
• 6.1 研究總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目及學(xué)術(shù)成果80

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本文編號：551082