剛度和阻尼可調(diào)式半主動空氣懸架及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、剛度和阻尼可調(diào)式半主動空氣懸架表現(xiàn)出諸多優(yōu)越性。調(diào)節(jié)懸架剛度可有效避開系統(tǒng)共振頻率，避免發(fā)生共振，再根據(jù)行駛工況對阻尼的需要，通過調(diào)節(jié)阻尼進一步衰減振動。不僅對道路車輛，對行駛工況更為復雜的農(nóng)用車輛、軍用車輛等非道路車輛來說，應(yīng)用剛度和阻尼連續(xù)可調(diào)的半主動懸架可增大剛度和阻尼調(diào)節(jié)范圍，有效提高車輛對復雜工況的適應(yīng)能力，減振效果更佳。
　　 本文以剛度和阻尼可調(diào)式半主動空氣懸架系統(tǒng)的設(shè)計制作為核心，完成了阻尼元件磁流變減振器的研制

2、，利用帶附加氣室的Firestone1T15M-2膜式空氣彈簧為彈性元件，構(gòu)建了半主動懸架系統(tǒng)。結(jié)合國內(nèi)外研究成果，利用理論分析與試驗結(jié)合的方法對磁流變減振器的力學特性進行了系統(tǒng)研究;試驗研究了所構(gòu)建的半主動懸架系統(tǒng)的振動特性;提出半主動懸架的控制理論與策略，設(shè)計了剛度和阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)的半主動懸架電控試驗系統(tǒng)。所完成的工作及取得的結(jié)論歸納如下:
　　 1.建立了剛度和阻尼可調(diào)式半主動懸架系統(tǒng)振動微分方程，推導了振動響應(yīng)量的標準差解

3、析式，利用逐步選優(yōu)求解法，分析不同路面和行駛速度下剛度和阻尼的最優(yōu)匹配，設(shè)計了空氣彈簧剛度和磁流變減振器阻尼的匹配方案;建立車輛轉(zhuǎn)向時的操縱動力學模型及1/4懸架模型，分析懸架剛度和阻尼對操縱穩(wěn)定性的影響，并對懸架性能作出了評價。研究結(jié)果表明，空氣彈簧與磁流變減振器的匹配方案合理。
　　 2.提出了流動模式磁流變減振器，建立了磁路仿真模型，基于ansys仿真分析了磁路磁場分布規(guī)律及結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁場特性的影響，完成了磁流變減振器的結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計;對自行研制的磁流變減振器進行了外特性試驗，研究磁流變減振器活塞速度和勵磁電流對其力學特性的影響。研究結(jié)果表明，磁流變減振器的磁路設(shè)計方法合理，合理選擇磁路結(jié)構(gòu)參數(shù)可使磁流變液的流變性能得到最大發(fā)揮;通過調(diào)節(jié)勵磁線圈中的電流可改變減振器的輸出阻尼力，實現(xiàn)阻尼力可控，減振器的飽和工作電流在1.6～1.8A之間，阻尼力可控倍數(shù)達5.9。試驗進一步驗證了磁流變減振器設(shè)計方法的有效性，并為阻尼可調(diào)式半主動空氣懸架的控制研究提供了依據(jù)。

5、r>　　 3.為了定量分析磁流變減振器的力學特性，基于流體動力學理論對流經(jīng)阻尼通道的磁流變液進行了動力學分析，研究了阻尼通道內(nèi)磁流變液的流動特性，建立了流量連續(xù)性方程，結(jié)合磁場分析建立了阻尼力數(shù)學模型，對模型系數(shù)進行了試驗辨識，建立了阻尼力簡化模型并對其進行了精度驗證。
　　 4.構(gòu)建了剛度和阻尼連續(xù)可調(diào)的半主動懸架振動響應(yīng)特性試驗系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)定位控制閥輸入電壓和磁流變減振器勵磁電流來改變懸架的剛度和阻尼，試驗研究了定位控制

6、閥輸入電壓、磁流變減振器勵磁電流及激勵頻率對懸架振動特性的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明，定位控制閥輸入電壓逐漸增大的過程中，系統(tǒng)共振頻率有所降低，系統(tǒng)位移傳遞率、響應(yīng)加速度均方根值和最大動載荷均迅速降低，在電壓增大到4.6V時降至最小值，之后隨電壓繼續(xù)增大，三者變化不再明顯;定位控制閥輸入電壓在3V以內(nèi)時，電壓越小，勵磁電流對共振點的振動衰減作用越明顯，在電流由0增大到0.6A的過程中，振動衰減幅度最大，當定位控制閥電壓大于3V時，勵磁電流對

7、振動衰減基本無影響。
　　 5.為了實現(xiàn)懸架剛度和阻尼的實時控制，改善懸架系統(tǒng)的減振性能，提出頻域快速控制方法，采用labview作為軟件設(shè)計開發(fā)平臺、以PCI6024E數(shù)據(jù)采集卡為核心組建了控制系統(tǒng)，進行了臺架正弦激勵振動試驗，比較分析了剛度、阻尼可實時控制的半主動懸架與被動懸架的平順性性能指標，完成了對控制策略和控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的正確性和有效性檢驗。試驗結(jié)果表明，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采用的控制方法可行，所設(shè)計的半主動控制策略能