液压压控式减振器数学建模及试验测试系统开发

论文摘要

减振器是汽车悬架系统的主要阻尼元件,其性能直接关系着悬架系统的匹配质量,影响着车辆行驶平顺性及安全性。因此,对减振器的特性研究一直是汽车工业界的一个热点。减振器作为一个复杂的非线性总成,其数学模型的建立是整车动力学仿真的前提,同时也是减振器半主动控制算法研究的基础。本文对一种液压压控式双筒减振器进行了研究,在分析了其内部结构的基础上,依据流体力学理论建立了减振器的参数化模型。通常,减振器参数化模型能够反映内部的阀系特性,但是由于形式比较复杂,所需参数比较多且很难方便地准确获得,故难以应用于车辆动力学仿真及控制研究中。为解决以上问题,本文利用Reybrouck的建模方法对减振器进行了数学建模。首先,论文考虑了阀孔节流对减振器特性的影响,建立了减振器的参数化数学模型,该模型考虑了油液的压缩性,形式较简单,所需参数较少且能够在仅仅已知减振器台架示功特性试验数据的条件下通过辨识方法获得,解决了参数获取困难及计算耗时的问题。其次,为获取减振器的示功特性试验数据,在实验室已有的主动悬架试验台的基础上进行了改建,利用其原有的路面模拟器,重新设计了机械夹紧装置及测试系统,并利用Labview软件开发了数据采集系统,完成了减振器试验台的搭建工作。然后,利用减振器台架试验获取示功特性试验数据,对数据进行了适当处理后,采用遗传算法对模型中未知参数进行了辨识。论文最后,依据国标(征求意见稿)要求对减振器进行了试验,试验表明:仿真模型计算结果与试验结果吻合较好,此模型可以应用到后续的整车性能及减振器半主动控制算法研究中,同时也能为减振器的改进提供一定的指导依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车减振器概述及行业发展现状
• 1.2 汽车减振器技术的发展
• 1.3 减振器数学建模的国内外发展状况
• 1.3.1 参数化建模
• 1.3.2 等效参数化建模
• 1.3.3 非参数化建模
• 1.4 论文研究的目的、意义
• 1.5 研究的主要内容及结构
• 第2章 基于 Reybrouck 模型的减振器数学建模
• 2.1 引言
• 2.2 双筒液压减振器的工作原理及结构
• 2.2.1 普通双筒液压减振器的工作原理及阀系结构
• 2.2.2 液压压控式双筒减振器的工作原理及阀系结构
• 2.3 Reybrouck 建模方法
• 2.3.1 压强模型
• 2.3.2 流量模型
• 2.4 减振器数学建模
• 2.4.1 工作腔压强计算
• 2.4.2 阀系流量计算
• 2.4.3 摩擦力计算
• 2.4.4 减振器阻尼力计算
• 2.5 减振器外特性仿真建模
• 2.6 本章小结
• 第3章 减振器性能试验系统的设计
• 3.1 引言
• 3.2 减振器试验台工作原理
• 3.3 减振器试验台总体结构
• 3.3.1 减振器试验台架构
• 3.3.2 液压油源及激振系统
• 3.4 测试系统硬件设计
• 3.4.1 传感器选型
• 3.4.2 传感器标定
• 3.4.3 数据采集卡选型
• 3.4.4 模拟输入信号的连接
• 3.5 测试系统软件设计
• 3.5.1 Labview 简介
• 3.5.2 软件总体方案设计
• 3.5.3 软件功能模块的实现
• 3.6 系统抗干扰设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 减振器系统参数辨识
• 4.1 引言
• 4.2 系统参数辨识方法
• 4.3 遗传算法简介
• 4.3.1 遗传算法的基本思想
• 4.3.2 遗传算法的基本流程
• 4.3.3 遗传算法的特点
• 4.4 减振器阀系参数辨识
• 4.4.1 辨识模型
• 4.4.2 参数辨识流程
• 4.4.3 减振器的几何参数
• 4.4.4 准静态试验辨识
• 4.4.5 示功特性试验辨识
• 4.5 本章小结
• 第5章 减振器仿真模型试验验证及阻尼特性分析
• 5.1 减振器示功特性试验方法
• 5.2 仿真结果与试验结果比较
• 5.3 减振器节流参数对阻尼特性的影响
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）