磁流變減振器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)及半主動(dòng)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(yùn)行工況實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)范圍寬,功耗低,結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn),學(xué)者和工程師們對磁流變半主動(dòng)懸架進(jìn)行了深入的研究,在磁流變減振器設(shè)計(jì)、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(biāo)優(yōu)化理論設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)和半主動(dòng)控制懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響進(jìn)行了研究。具體工作主要包括以下幾個(gè)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(diǎn)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(jì)方

3、案;利用modeFRONTIER多目標(biāo)優(yōu)化軟件平臺(tái),以最大阻尼力及其可調(diào)動(dòng)態(tài)范圍為優(yōu)化目標(biāo),基于賓漢姆塑性非線性流體修正模型和 ANSYS命令流磁路計(jì)算為基礎(chǔ),通過多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行求解計(jì)算,并結(jié)合優(yōu)化結(jié)果進(jìn)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(jì)方案和優(yōu)化計(jì)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(jìn)行了測試,比

4、較了設(shè)計(jì)阻尼力與試驗(yàn)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(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ),應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型。通過這兩種方法分析了幾何非線性對被動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型,分別設(shè)計(jì)了天棚阻尼控制器