【摘要】：隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，人們希望汽車更舒適，更安全，更環(huán)保。目前各國政府制定了了一系列的法規(guī)，對汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，污染物排放情況提出了越來越嚴(yán)格的要求。為了滿足這些要求，各個汽車廠商采用了諸如輕量化設(shè)計，發(fā)動機(jī)稀薄然燒技術(shù)，發(fā)動機(jī)怠速時缺缸燃燒技術(shù)等。這些技術(shù)在提高汽車經(jīng)濟(jì)性和降低發(fā)動機(jī)污染物排放的同時卻帶來了一個副作用：直接或間接引起整車振動和噪音水平上升。 要想解決好這個矛盾，關(guān)鍵的部分是減少發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動到車體的傳播，這樣也就沒有減少了汽車板殼件的二次振動的能量來源。當(dāng)前各國汽車廠家都十分重視動力總成隔振元件的開發(fā)，尤其以日本和韓國為最。在傳統(tǒng)動力總成懸置設(shè)計不能完全滿足性能要求的情況下，各個廠家都希望能夠通過引入主動控制環(huán)節(jié)削減發(fā)動機(jī)振動，減少車內(nèi)振動和噪聲，同時也減少汽車噪聲對環(huán)境的污染。目前世界上各大汽車公司及科研單位爭相投入經(jīng)費(fèi)研究主動懸置，以期更好地解決汽車振動噪聲問題。 振動主動控制是指利用傳感器獲取結(jié)構(gòu)的振動情況，經(jīng)過控制模塊計算決策后產(chǎn)生控制信號驅(qū)動作動元件，使作動器產(chǎn)生反作用力疊消或削弱由振動激勵源傳遞過來的振動。對于汽車動力總成隔振而言，可以拾取發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、動力總成加速度等與振動之間或間接相關(guān)的信號，經(jīng)過控制器計算處理后產(chǎn)生控制信號，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動主動懸置的作動器，使其產(chǎn)生與傳遞到其上的振動相反的力，從而削弱動力總成的振動及傳遞到車身的力。 本文從上述的原理出發(fā)，設(shè)計了一個采用電致伸縮作動器的主動懸置，研究采用合適的控制方法來隔離發(fā)動機(jī)的振動，使通過懸置傳遞到車身的力最小。文中的主要內(nèi)容包括有： 1、在閱讀大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了考察國內(nèi)、外發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，概述懸置系統(tǒng)的發(fā)展過程及各自的優(yōu)劣，重點(diǎn)介紹了主動、半主動懸置的幾個典型結(jié)構(gòu)，得出現(xiàn)代動力懸置發(fā)展的趨勢是采用主動半主 吉林大學(xué)碩十學(xué)位論文 動控制的手段，通過借助現(xiàn)代電子、電機(jī)及智能材料技術(shù)，使得汽車懸置能 夠適應(yīng)發(fā)動機(jī)工況變化，使得動力總成既能在發(fā)動機(jī)工作的全頻域范圍內(nèi)具 有良好減振性能，同時又能夠滿足一些對傳統(tǒng)被動懸置來說近乎自相矛盾的 要求。 2、考察了壓電作動器和電致伸縮作動器的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到在相同的驅(qū)動 電壓下，電致伸縮材料能夠獲得更大的位移，決定采用電致伸縮材料制作作 動器。隨后研究了電致伸縮材料的特性，找到影響電致伸縮作動器性能的關(guān) 鍵因素，并建立作動器的物理和電學(xué)模型，并通過實(shí)驗測定壓電作動器的物 理參數(shù)，確定模型參數(shù)。 3、分析常用作振動主動控制的控制方法和理淪。指出簡單的反饋系統(tǒng)相 當(dāng)于改變了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，挪動了系統(tǒng)的共振頻率或改變了系統(tǒng)的阻尼比， 進(jìn)而改變了系統(tǒng)某些頻段的隔振性能。但是對于汽車動力總成懸置工作的工 況，很難同時滿足低頻和高頻段內(nèi)的隔振要求。采用最優(yōu)控制在理論上講是 一個較好的方案，但是在實(shí)際應(yīng)用中難以滿足其所要求的所有狀態(tài)變量可測 可觀，同時其控制器設(shè)計較為復(fù)雜。另外文中還討論了固定特性的前饋控制 系統(tǒng)。從理論上講，沒有反饋的最理想的控制器就是前饋控制器。然而在實(shí) 際的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的參數(shù)并不是一成不便的，如果控制器不能夠適應(yīng)這些變 化，那么它不僅不能夠很好的衰減振動，反而可能因為控制量的引入而加劇 系統(tǒng)的振動情況。 自適應(yīng)最小均方算法是一種改進(jìn)的前饋控制實(shí)施方案，它通過引入殘余 振動誤差作為反饋量，調(diào)整前饋控制器的參數(shù)，進(jìn)向調(diào)整控制器的特性，使 其能夠適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)變化，使系統(tǒng)的性能總是能夠保持在最佳狀態(tài)。自適應(yīng) 最小均方算法很好地避免了固定特性前饋控制的缺點(diǎn)，同時保持了前饋控制 器不改變系統(tǒng)零極點(diǎn)的特性，使得主動控制系統(tǒng)在抵消系統(tǒng)中與參考信號信 號相關(guān)的振動的同時，不影響系統(tǒng)其它頻段的隔振能力。這是一種比較理想 的隔振控制方案。 與信號處理領(lǐng)域不一樣，在本文研究的振動主動控制中，控制信號不直 接和初始振動相加，而是經(jīng)過作動路徑傳遞到誤差傳感器后形成誤差信號。 采用有限脈沖濾波器來表征控制作動器路徑振動的傳遞函數(shù)來估計振動的傳 遞，可以降自適應(yīng)最小均方算法改進(jìn)成濾波后的、最小均方算法。本文研究 摘要 理軍典單皿即坦...旦粵口叫鉀口 采用該方法作為電致伸縮主動液壓懸置的控制算法。文中詳細(xì)介紹了其算法 推導(dǎo)和應(yīng)用是權(quán)值收斂的各種條件。 4、介紹了發(fā)動機(jī)振動的形成原因，給出了其振動模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。同 時建立了采用電致伸縮作動器的液壓懸置的非線性數(shù)學(xué)模型，并考慮到車身 彈性支承對振動的影響，建立了包含汽車車身質(zhì)量和懸架剛度的的小系統(tǒng)數(shù) 學(xué)模型。 5、最后在前面建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)的Simuhnk模型， 對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。 系統(tǒng)仿真的結(jié)果表明，對于從600轉(zhuǎn)/分鐘到5000轉(zhuǎn)/分鐘的寬大轉(zhuǎn)速范 圍內(nèi)，最小均方的權(quán)系數(shù)從零開始在20秒的時間內(nèi)可以將傳遞到車身的力的 幅值降為不施加控制前的l%以下。在預(yù)先設(shè)定一個權(quán)系數(shù)的情
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：U463
【圖文】：

考慮到電致伸縮陶瓷的電致伸縮系數(shù)M很小，通常在10一’6m2那2量級。在實(shí)際使用中要用到較大的的電致伸縮變形時，通常采用多片疊加的方法。這樣!J以以相對較低的電川、獲得所需要的位移。圖2一4是一個多層壓電堆的}釗}}浪

多多通道傅立葉分析儀儀儀多普勒激光測量儀儀CCCF一52200000LV一161000圖2一8壓電作動器動特性實(shí)驗原理一圖2一9是實(shí)驗是實(shí)驗時的照片，包括有所采用的全部設(shè)備。它主要包括兩部分，一部分是信號發(fā)生器及其數(shù)據(jù)處理器，見圖2一10:圖2一9實(shí)驗場景圖2一10信號發(fā)生器和多通道快速傅立葉變換儀另一部分，是測試部分，分為兩種情況作的測試，一為作動器在無負(fù)載情況下的作動器位移輸出，另一為作動器負(fù)載12.5kg時其位移輸出的情況。具體見如下圖2一n和圖2一12所示:圖2一11尤載何狽四試‘清況圖Z一!Z們軟何盯次U試陰‘哺沉

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王曉揚(yáng);李新碗;汪歆;都智剛;陳建平;;干涉型光纖微弱直流電場傳感器的設(shè)計[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2008年05期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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本文編號：2737815