橫向互聯(lián)空氣懸架特性及仿天棚互聯(lián)狀態(tài)控制理論研究.pdf

1、空氣懸架具有較好的剛度特性和便于車身高度調節(jié)的優(yōu)點，在車輛領域應用日益廣泛。為進一步提升空氣懸架性能，國內外學者提出多種衍生結構，本課題所涉及互聯(lián)空氣懸架便是其中之一。相比于傳統(tǒng)空氣懸架，互聯(lián)空氣懸架具備更優(yōu)良的隔振、消扭能力，可進一步提高車輛行駛平順性。互聯(lián)空氣懸架有橫向互聯(lián)和縱向互聯(lián)兩種結構，相比于縱向互聯(lián)空氣懸架，橫向互聯(lián)空氣懸架利用較小的互聯(lián)管路便可充分發(fā)揮互聯(lián)效果，適用于底盤空間有限的中小型車輛。然而橫向互聯(lián)會降低空氣懸架側傾

2、剛度，嚴重影響車輛轉彎時的操縱穩(wěn)定性，故直至目前，橫向互聯(lián)空氣懸架的應用十分有限。
　　近年來，互聯(lián)液壓懸架、互聯(lián)油氣懸架等其它傳力介質互聯(lián)懸架領域的研究結果表明，通過合理控制互聯(lián)狀態(tài)，可顯著緩解車輛行駛平順性與操縱穩(wěn)定性的矛盾，這為解決橫向互聯(lián)空氣懸架導致車輛操縱穩(wěn)定性降低的問題提供了寶貴的思路：若能合理建立適用于橫向互聯(lián)空氣懸架的互聯(lián)狀態(tài)控制策略，則有望在提升懸架隔振、消扭能力的同時，保持良好的操縱穩(wěn)定性。因此，本文在深入分析

3、橫向互聯(lián)空氣懸架特性的基礎上，開展互聯(lián)狀態(tài)控制理論研究，以期為橫向互聯(lián)空氣懸架及其互聯(lián)狀態(tài)控制器設計提供理論基礎和技術支撐。
　　首先，參考國內外既有研究成果，從氣體交換的角度闡釋橫向互聯(lián)空氣懸架工作原理。結合流體力學、工程熱力學等理論，建立橫向互聯(lián)空氣彈簧模型；考慮簧上質量垂向運動模態(tài)、側傾運動模態(tài)、俯仰運動模態(tài)、扭轉運動模態(tài)以及四個簧下質量的垂向運動模態(tài)，建立8自由度整車動力學模型；將左右路面相干性、后輪激勵相對前輪激勵的時滯

4、等因素考慮在內，建立路面激勵模型；將以上三部分模型整合，形成橫向互聯(lián)空氣懸架整車動力學仿真模型?；贛TS-320四通道液壓伺服激振試驗臺，搭建互聯(lián)空氣懸架整車試驗臺架。采用仿真與試驗相結合的方式，深入研究互聯(lián)空氣懸架隔振、消扭、側傾特性，并分析了互聯(lián)管徑、互聯(lián)結構對互聯(lián)效果的影響規(guī)律。研究表明，互聯(lián)可顯著提升空氣懸架隔振、消扭能力，且互聯(lián)效果與互聯(lián)管徑呈正相關性；若采用相同的互聯(lián)管徑，橫向互聯(lián)效果較之縱向互聯(lián)更加顯著；橫向互聯(lián)會降低車

5、輛側傾剛度，因而對橫向互聯(lián)空氣懸架實施互聯(lián)狀態(tài)控制十分必要；仿真結果與試驗結果吻合程度較高，仿真模型的準確性得到驗證。
　　其次，從互聯(lián)對懸架動側傾角剛度的角度重新闡釋橫向互聯(lián)空氣懸架工作機理，通過研究互聯(lián)狀態(tài)與外界激勵對懸架動側傾角剛度的影響規(guī)律，揭示互聯(lián)狀態(tài)對整車動態(tài)特性影響的本質特征。在此基礎上，分析不同頻域區(qū)間內空氣懸架各部件對懸架動側傾剛度的貢獻度，進而提出一種新的互聯(lián)管徑選定方法，并將空氣懸架橫向互聯(lián)狀態(tài)控制問題歸結為

6、懸架動側傾剛度控制問題，明晰了互聯(lián)狀態(tài)控制需求。
　　再次，借鑒天棚阻尼控制的思想，以減小車身側傾為目標，創(chuàng)新性地提出仿天棚互聯(lián)狀態(tài)控制理論。深入分析控制算法中滯回區(qū)間上下邊界對系統(tǒng)響應和控制效果的影響規(guī)律，并利用遺傳算法對滯回區(qū)間邊界進行優(yōu)化，得到不同行駛工況下，使車輛綜合動力學性能達到最佳的滯回區(qū)間邊界。在幾種典型工況下，采用優(yōu)化后的滯回區(qū)間，受控空氣懸架令車輛行駛平順性的提升幅度相當于互聯(lián)空氣懸架73％以上，令車輛操縱穩(wěn)定性

7、的下降幅度則不超過互聯(lián)空氣懸架的22%，這證明仿天棚互聯(lián)狀態(tài)控制策略滿足互聯(lián)狀態(tài)控制需求，可在顯著提升車輛行駛平順性的同時，保障車輛的行駛安全。建立空氣懸架仿天棚互聯(lián)狀態(tài)控制試驗平臺，模擬直線行駛工況進行了互聯(lián)狀態(tài)控制試驗，試驗結果與仿真結果吻合度較高，控制模型的準確性在較大程度上得到驗證。
　　最后，將模糊神經網絡理論引入仿天棚互聯(lián)狀態(tài)控制，并提出一種新的路面不平度辨識方法，使滯回區(qū)間邊界可根據行駛工況動態(tài)調整，形成滯回區(qū)間自適