車輛運(yùn)行振動(dòng)舒適性分析與控制.pdf

1、車輛的平順性研究所關(guān)心的是車輛在垂直方向上的上下跳動(dòng)與繞橫軸的俯仰運(yùn)動(dòng)。人體承受全身振動(dòng)而引起的舒適性問(wèn)題，稱為振動(dòng)舒適性。由振動(dòng)加速度有效值以及振動(dòng)頻率、受振持續(xù)時(shí)間等物理量綜合描述。根據(jù)行車舒適性研究的結(jié)果，引起駕乘人員不舒適的主要原因是一定頻率下的垂直振動(dòng)加速度。加速度越大，舒適性越差。振動(dòng)加速度是影響乘客乘坐舒適性的重要因素之一。 懸架性能是影響車輛振動(dòng)舒適性的重要性能。因此，研究車輛的振動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)新型懸架系統(tǒng)，對(duì)車輛

2、振動(dòng)進(jìn)行有效控制是提高現(xiàn)代車輛振動(dòng)舒適性的重要措施。 本課題基于車輛動(dòng)力學(xué)基本理論，應(yīng)用遺傳與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，應(yīng)用ISO 2631評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得到車輛懸架結(jié)構(gòu)控制前與控制后的振動(dòng)舒適性能，并在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用煩惱率模型，得到了基于煩惱率模型的車輛懸架結(jié)構(gòu)在路面隨機(jī)激勵(lì)下的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)方法。論文第一章介紹了汽車振動(dòng)舒適性與懸架振動(dòng)控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第二章應(yīng)用隨機(jī)振動(dòng)基本理論與車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論，引用平穩(wěn)與非平穩(wěn)隨機(jī)輸入的時(shí)

3、域通用模型，得到車輛兩輪相關(guān)路面模型，建立了懸架系統(tǒng)模型，并進(jìn)行了仿真；第三章論述了遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法原理，設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的結(jié)構(gòu)；第四章應(yīng)用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，進(jìn)行仿真分析；第五章應(yīng)用ISO 2631振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)經(jīng)過(guò)懸架控制前與控制后的垂直振動(dòng)加速度進(jìn)行分析；第六章應(yīng)用結(jié)合了振動(dòng)舒適性客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)的煩惱率模型，研究了基于煩惱率模型的車輛懸架結(jié)構(gòu)在路面隨機(jī)激勵(lì)下的振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)方法。本文的研究成

4、果主要包括以下幾個(gè)方面： 1．本文運(yùn)用車輛動(dòng)力學(xué)理論，建立了二分之一車體四自由度主動(dòng)懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并以此作為控制策略的仿真的基礎(chǔ)。 2．用計(jì)算機(jī)模擬路面不平度信號(hào)作為汽車懸架振動(dòng)模型的輸入信號(hào)車輛在行駛時(shí)很多情況是非勻速行駛的，如車輛的起步加速、減速制動(dòng)等工況，盡管路面輸入在空間域內(nèi)是平穩(wěn)的，但在時(shí)間域內(nèi)是非平穩(wěn)的，為了使路面模型更加符合路面實(shí)際情況，本文用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生了路面不平度信號(hào)作為模型的輸入，應(yīng)用兩輪相

5、關(guān)路面不平度輸入的時(shí)域通用模型，使研究更加接近真實(shí)懸架的振動(dòng)情況。 3．本文采用遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)合的控制策略，對(duì)建立的汽車懸架振動(dòng)模型進(jìn)行控制仿真研究，針對(duì)車身質(zhì)量加速度、輪胎動(dòng)載荷、懸架動(dòng)撓度這三個(gè)性能指標(biāo)，根據(jù)懸架系統(tǒng)的控制原理圖，建立系統(tǒng)的仿真模型。選取典型的路面輸入信號(hào)，對(duì)懸架性能進(jìn)行仿真，然后，①對(duì)主、被動(dòng)懸架的性能分析對(duì)比；②不同控制策略下主動(dòng)懸架的減振特性的分析；③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)

6、練參數(shù)與遺傳算法輸入函數(shù)變化時(shí)，在同一控制策略下懸架特性的變化和影響分析；④為驗(yàn)證控制系統(tǒng)的魯棒性，本文還考慮了車速變化時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)特性。 采用Matlab軟件中的S函數(shù)編程，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了這種控制算法的有效性，并與被動(dòng)懸架的性能指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，證明采用本文的車輛主動(dòng)懸架的控制算法能夠提高車輛懸架的綜合性能。 4．行駛平順性和操縱穩(wěn)定性是今后體現(xiàn)車輛性能的重要指標(biāo)，因此采用遺傳算法優(yōu)化車輛懸架性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，較全面

7、地反映在振動(dòng)控制過(guò)程中車輛的行駛平順性與操縱穩(wěn)定性，用于比較主動(dòng)懸架的綜合性能。 5．根據(jù)行車舒適性研究的結(jié)果，引起駕乘人員不舒適的主要原因是一定頻率下的垂直振動(dòng)加速度。加速度越大，舒適性越差。通過(guò)控制前、后車身垂直加速度分析，運(yùn)用振動(dòng)舒適性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631，得到人的主觀感受。通過(guò)懸架控制算法，降低車身振動(dòng)加速度，達(dá)到提高振動(dòng)舒適性的目的。 6．結(jié)合心理物理學(xué)的信號(hào)檢測(cè)理論分析人對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的不確定性，應(yīng)用人對(duì)振動(dòng)