半主動(dòng)空氣彈簧減振系統(tǒng)特性分析與控制策略研究.pdf

1、汽車懸架系統(tǒng)是車輪和車身之間傳力連接裝置的總稱,用于減緩?fù)饨鐢_動(dòng)對(duì)車身的沖擊。懸架的性能對(duì)車輛的行駛平順性及操控性都有重要影響。懸架系統(tǒng)可以分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架以及主動(dòng)懸架。傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)不能隨著外界的條件的變化而變化,從而限制了汽車性能的進(jìn)一步提高,而半主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)如阻尼、彈簧剛度等都可以隨著外界條件的改變而改變,因此能較好的滿足車輛行駛性能的要求。同時(shí)與主動(dòng)懸架相比,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,因此受到廣大車輛工程界的

2、廣泛重視。
　　 本文設(shè)計(jì)了一種具有阻尼多狀態(tài)切換減振器的半主動(dòng)空氣彈簧減振系統(tǒng),從結(jié)構(gòu)、工作原理分析、減振支柱動(dòng)力學(xué)特性建模與驗(yàn)證以及半主動(dòng)懸架的模糊-PID控制策略設(shè)計(jì)與仿真等方面展開(kāi)研究,以探索高性能半主動(dòng)懸架的新的技術(shù)途徑。
　　 本文首先介紹了該種半主動(dòng)空氣彈簧減振系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成和工作原理。為了分析該減振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,結(jié)合流體力學(xué)及熱力學(xué)的相關(guān)理論,建立了阻尼多狀態(tài)切換減振器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用SIMU

3、LINK仿真分析了該空氣彈簧減振系統(tǒng)的輸出力(包括空氣彈簧的作用力和阻尼多狀態(tài)切換減振器的作用力)與減振器活塞運(yùn)動(dòng)行程、頻率的關(guān)系,并與減振系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,結(jié)果表明:阻尼力試驗(yàn)值與仿真值的偏差小,所建的減振系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型具有較高的精度,且減振器阻尼狀態(tài)變化明顯,阻尼切換控制準(zhǔn)確,為汽車半主動(dòng)懸架的控制提供了理論依據(jù)。同時(shí),建立了1/4車輛的模糊PID控制模型,以我國(guó)常見(jiàn)的B級(jí)路面作為路面激勵(lì),分別對(duì)在車速50km/h和車速

4、80km/h兩種工況下的半主動(dòng)懸架性能進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,與被動(dòng)懸架和僅施加模糊控制的半主動(dòng)懸架就簧載質(zhì)量加速度、輪胎動(dòng)載荷、懸架動(dòng)撓度這些性能指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析。通過(guò)計(jì)算,得出在車速50km/h和車速80km/h兩種工況下,車身垂直加速度相對(duì)于被動(dòng)懸架分別降低了34.16%和33.79%。分析結(jié)果證明了施加模糊PID控制的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)比傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架和僅施加模糊控制的半主動(dòng)懸架具有更好的減振性能,同時(shí)也說(shuō)明了該控制策略有效可行,能夠明