懸架動(dòng)行程統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)的ECAS車高調(diào)節(jié)方法研究.pdf

1、ECAS（電子控制空氣懸架）能適應(yīng)不同路況和車速，自動(dòng)對(duì)懸架的運(yùn)行高度進(jìn)行切換控制。高度切換過(guò)程中，目標(biāo)高度的生成策略是ECAS懸架高度控制的核心，而對(duì)路面狀況和行駛工況的識(shí)別又是目標(biāo)高度生成策略的基礎(chǔ)。本文在分析現(xiàn)有ECAS系統(tǒng)目標(biāo)高度調(diào)節(jié)過(guò)程及其控制策略生成機(jī)制的基礎(chǔ)上，選定了“懸架動(dòng)行程統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)的ECAS車高調(diào)節(jié)方法研究”的研究課題。該選題面向我國(guó)ECAS的應(yīng)用和發(fā)展的實(shí)際現(xiàn)狀，結(jié)合浙江省重大科技專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目“電子控制空氣懸架系統(tǒng)

2、的開(kāi)發(fā)應(yīng)用”，遵循理論分析、仿真分析、試驗(yàn)驗(yàn)證的研究技術(shù)路線，充分利用ECAS系統(tǒng)原有的高度傳感器以及ECU等硬件在路面激勵(lì)下所采集到的懸架高度信息，從懸架動(dòng)行程與路面激勵(lì)關(guān)聯(lián)性入手，建立顛簸路面識(shí)別的累計(jì)概率模型，對(duì)路面和車速所決定的路面激勵(lì)的顛簸程度進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)ECAS系統(tǒng)的目標(biāo)控制模式及其控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，為ECAS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用中，能根據(jù)路況和行駛工況進(jìn)行懸架高度、阻尼控制的目標(biāo)控制模式的生成策略提供了依據(jù)。
　　論文對(duì)國(guó)

3、內(nèi)外現(xiàn)有的ECAS系統(tǒng)自動(dòng)控制模式以及懸架高度控制算法、路面狀況的辨識(shí)方法和算法進(jìn)行了廣泛的文獻(xiàn)研究。路面狀況的識(shí)別一直是可控懸架進(jìn)行懸架性能控制策略研究的基礎(chǔ)，其中通過(guò)加裝傳感器采集車輛動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的信號(hào)，借助智能算法反演路面顛簸程度的研究方法已有廣泛的基礎(chǔ);或者通過(guò)激光雷達(dá)、立體攝像機(jī)等先進(jìn)遙感設(shè)備對(duì)路面進(jìn)行預(yù)先識(shí)別并實(shí)現(xiàn)預(yù)瞄控制。而對(duì)于懸架高度的控制算法的研究上也有變結(jié)構(gòu)控制、混雜系統(tǒng)控制等方法。利用ECAS現(xiàn)有高度傳感器在路面激勵(lì)

4、下的信息進(jìn)行路況識(shí)別，對(duì)ECAS系統(tǒng)的目標(biāo)模式控制策略生成的研究稍顯不足。
　　為構(gòu)建正確的標(biāo)準(zhǔn)路面譜用于對(duì)懸架動(dòng)行程與道路的關(guān)聯(lián)性研究，本文分析了濾波白噪聲法模擬路面不平度的方法在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題以及原因，對(duì)模擬的過(guò)程中參數(shù)的選擇和設(shè)置進(jìn)行了改進(jìn)，找出所搭建的濾波白噪聲法路面不平度模型中輸入與輸出之間的待定增益系數(shù)，提高了濾波白噪聲法模擬標(biāo)準(zhǔn)路面譜的精度;對(duì)ECAS懸架高度調(diào)節(jié)過(guò)程中空氣彈簧與氣囊外部存在空氣質(zhì)量交換時(shí)內(nèi)部氣

5、體的熱力學(xué)過(guò)程，以及ECAS系統(tǒng)特有的電磁閥開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)氣體回路中的質(zhì)量流量的非線性特性進(jìn)行分析，建立了含電磁閥非線性流量特性的ECAS高度調(diào)節(jié)過(guò)程模型，并根據(jù)行駛中懸架高度調(diào)節(jié)時(shí)空氣彈簧內(nèi)氣體壓力受路面激勵(lì)振動(dòng)影響，以及電磁閥充氣、排氣時(shí)空氣彈簧內(nèi)氣體質(zhì)量和容積改變的影響的耦合作用，建立了ECAS高度調(diào)節(jié)耦合垂向動(dòng)力學(xué)模型。并通過(guò)偏頻試驗(yàn)和高度調(diào)節(jié)試驗(yàn)分別對(duì)模型的垂向動(dòng)力學(xué)特性以及高度調(diào)節(jié)特性進(jìn)行了驗(yàn)證，模擬了高度調(diào)節(jié)過(guò)程中的“過(guò)充”

6、和“過(guò)排”現(xiàn)象，對(duì)原因進(jìn)行了分析。路面激勵(lì)顛簸程度影響懸架動(dòng)行程響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)特征值，在隨機(jī)路面輸入是一個(gè)各態(tài)歷經(jīng)、平穩(wěn)的、均值為零的高斯過(guò)程的假設(shè)下，確定顛簸路面的統(tǒng)計(jì)特征值，在宏觀上對(duì)隨機(jī)路面激勵(lì)下的懸架動(dòng)行程響應(yīng)相對(duì)于顛簸路面特征值的統(tǒng)計(jì)特征量，依據(jù)其正態(tài)分布假設(shè)進(jìn)行理論分析，構(gòu)建累計(jì)概率模型在微觀上對(duì)一定檢測(cè)周期內(nèi)的懸架動(dòng)行程響應(yīng)超出顛簸路面特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)累計(jì)概率分布分析，確定累計(jì)概率模型與路面顛簸程度之間的關(guān)聯(lián)性。在此基礎(chǔ)上對(duì)一定

7、檢測(cè)周期內(nèi)不同抽樣樣本量對(duì)累計(jì)概率分布的影響進(jìn)行了分析，針對(duì)顛簸路面識(shí)別提出了一定檢測(cè)周期內(nèi)懸架動(dòng)行程信號(hào)的檢測(cè)事件構(gòu)造方法。分別從隨機(jī)路面輸入為單輪激勵(lì)、雙輪激勵(lì)，垂向動(dòng)力學(xué)模型中的彈性元件為線性模型、弱非線性模型，減振器阻尼為軟和硬兩級(jí)可調(diào)阻尼等方面，對(duì)隨機(jī)路面激勵(lì)下的懸架動(dòng)行程響應(yīng)的正態(tài)分布特性、宏觀上的統(tǒng)計(jì)特征值、微觀上一定檢測(cè)周期內(nèi)相對(duì)于顛簸路面特征值的累計(jì)概率分布進(jìn)行仿真分析。通過(guò)路面平整度試驗(yàn)、高度傳感器特性試驗(yàn)、整車懸架