磁流變減振器多目標優(yōu)化設(shè)計及半主動懸架仿真研究.pdf

1、隨著高速公路的大量建設(shè),車速不斷提高,人們對車輛的舒適性和安全性給予了更高的關(guān)注。懸架作為影響車輛性能的關(guān)鍵部件,采用能夠根據(jù)路面情況和車輛運行工況實時控制的智能懸架是提高車輛性能的一條重要途徑。近二十多年來,由于具有響應(yīng)快,動態(tài)范圍寬,功耗低,結(jié)構(gòu)簡單等特點,學(xué)者和工程師們對磁流變半主動懸架進行了深入的研究,在磁流變減振器設(shè)計、力學(xué)建模、懸架系統(tǒng)的建模和控制等方面取得了豐碩的成果,這些研究大多沒有考慮到各構(gòu)件空間位置變化幾何非線性對力

2、學(xué)模型和控制的影響,有必要明確這些影響的大小。
　　基于此,本文以麥弗遜(Macpherson)懸架為研究對象,利用多目標優(yōu)化理論設(shè)計并研制了汽車磁流變減振器,建立了相應(yīng)的控制模型;并利用多體動力學(xué)理論和數(shù)值仿真方法分別針對幾何非線性對被動和半主動控制懸架系統(tǒng)動力學(xué)行為的影響進行了研究。具體工作主要包括以下幾個方面:
　　(1)在分析、總結(jié)現(xiàn)有車輛懸架減振器結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)缺點的基礎(chǔ)之上,提出了適合麥弗遜懸架的磁流變減振器設(shè)計方

3、案;利用modeFRONTIER多目標優(yōu)化軟件平臺,以最大阻尼力及其可調(diào)動態(tài)范圍為優(yōu)化目標,基于賓漢姆塑性非線性流體修正模型和 ANSYS命令流磁路計算為基礎(chǔ),通過多目標遺傳算法進行求解計算,并結(jié)合優(yōu)化結(jié)果進行線性相關(guān)度和響應(yīng)面分析,確定減振器活塞的關(guān)鍵尺寸。
　　(2)根據(jù)減振器結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案和優(yōu)化計算確定的減振器活塞尺寸參數(shù),加工研制出了磁流變減振器,并利用搭建的MTS電磁測試系統(tǒng)對其示功特性、速度特性和溫度特性進行了測試,比

4、較了設(shè)計阻尼力與試驗測試得到的阻尼力變化規(guī)律,分析了產(chǎn)生誤差的主要原因,建立了減振器阻尼力的控制模型。
　　(3)以多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論為基礎(chǔ),應(yīng)用機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件ADAMS的轎車模塊ADAMS/Car建立了整車模型;利用位移矩陣法推導(dǎo)了懸架各構(gòu)件因空間位置變化導(dǎo)致的幾何非線性動力學(xué)模型。通過這兩種方法分析了幾何非線性對被動懸架系統(tǒng)減振效果的影響。
　　(4)基于幾何非線性磁流變懸架動力學(xué)模型,分別設(shè)計了天棚阻尼控制器