磁流变减振器半主动悬架控制仿真及试验研究

论文摘要

随着科技的发展和人们生活水平的提高,人们对汽车整体性能的要求也在不断提高。悬架系统对汽车整车行驶性能(如行驶平顺性、操纵稳定性等)有举足轻重的影响。传统汽车悬架很难使车辆平顺性和操纵稳定性同时达到最优,因此针对主/半主动悬架的研究变得越来越迫切。其中半主动悬架既克服了被动悬架的性能局限又克服了主动悬架的高成本、高能耗的缺点,已成为汽车界研究的热点。而在半主动悬架中,采用改变粘性系数来连续地调节悬架阻尼力磁流变减振器,已受到人们越来越多的关注。本文在ADAMS/CAR中建立了整车虚拟样机模型,利用整车八块板的原理,将车身运动分解为垂直运动、俯仰、侧倾三种运动,结合磁流变减振器工作原理,采用模糊控制理论和变论域模糊控制理论,针对上述三种运动设计了模糊控制策略和变论域模糊控制策略,分别控制车辆的垂直运动、俯仰运动和侧倾运动,并在MATLAB/Simulink中建立了半主动悬架的控制子系统。采用ADAMS/Car和Simulink联合仿真的方法,对装备被动悬架和不同控制策略的磁流变减振器半主动悬架的整车虚拟样机模型进行了平顺性仿真。联合仿真避免了建立整车动力学方程及人工数学计算,大大地提高了仿真研究的效率和精度,可以预测和改善车辆机械和控制系统的整体性能,同传统的方法相比有明显的优势。对平顺性脉冲输入和随机输入仿真结果分析表明:磁流变减振器半主动悬架可以明显抑制车身振动,提高整车的平顺性,而变论域模糊控制策略由于继承了模糊控制的优点,又克服了它的缺点,控制效果要优于模糊控制策略。最后进行了实车台架试验和道路试验,进一步验证了制定的控制策略,为进一步的研究和开发磁流变减振器半主动悬架产品提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车辆悬架系统的分类及发展
• 1.3 磁流变减振器的研究现状
• 1.4 车辆半主动悬架的控制策略及研究现状
• 1.5 车辆系统建模与仿真研究现状
• 1.6 本课题研究的主要内容、方法和意义
• 1.6.1 本课题研究的主要内容和方法
• 1.6.2 本课题的研究意义
• 第二章 整车虚拟样机模型的建立
• 2.1 虚拟样机技术概述
• 2.2 ADAMS 软件理论基础
• 2.2.1 广义坐标选取
• 2.2.2 系统动力学方程的建立
• 2.2.3 运动学分析
• 2.2.4 动力学分析
• 2.2.5 ADAMS 计算工作流程
• 2.3 磁流变减振器前悬架模型的建立
• 2.4 磁流变减振器后悬架模型的建立
• 2.5 转向系统模型的建立
• 2.6 车身模型的建立
• 2.7 横向稳定杆模型的建立
• 2.8 发动机模型的建立
• 2.9 轮胎模型的建立
• 2.10 整车多体模型的建立
• 本章小结
• 第三章 磁流变减振器半主动悬架模糊控制器的设计
• 3.1 模糊控制简介
• 3.2 模糊控制器设计的基本内容
• 3.3 磁流变减振器半主动悬架模糊控制器的设计
• 3.3.1 磁流变阻尼器工作模式及阻尼力计算方法
• 3.3.2 半主动悬架模糊控制系统的设计
• 本章小结
• 第四章 磁流变减振器半主动悬架变论域模糊控制
• 4.1 变论域模糊控制发展概况
• 4.2 模糊控制的插值机理
• 4.3 变论域模糊控制理论
• 4.3.1 设计思想和整体结构
• 4.3.2 变论域伸缩因子的定义
• 4.3.3 变论域模糊控制算法
• 4.4 半主动悬架变论域模糊控制策略的设计
• 本章小结
• 第五章 整车虚拟样机的联合仿真
• 5.1 联合仿真原理与步骤
• 5.2 联合仿真模型的建立
• 5.3 脉冲输入行驶试验虚拟仿真
• 5.3.1 路面输入
• 5.3.2 仿真试验与结果分析
• 5.4 随机输入行驶试验虚拟仿真
• 5.4.1 路面输入
• 5.4.2 仿真试验及结果分析
• 本章小结
• 第六章 车辆磁流变减振器半主动悬架平顺性试验研究
• 6.1 基于道路模拟试验台的台架试验
• 6.1.1 试验设备
• 6.1.2 试验条件
• 6.1.3 试验结果分析
• 6.2 实车道路试验
• 6.2.1 试验设备与方法
• 6.2.2 试验条件
• 6.2.3 试验结果分析
• 本章小结
• 第七章 总结与建议
• 7.1 总结
• 7.2 建议
• 参考文献
• 硕士期间参加课题
• 硕士期间发表论文