汽車動力總成懸置動態(tài)特性與控制方法研究.pdf

1、汽車動力總成懸置系統(tǒng)是指動力總成與車架或車身之間的彈性連接系統(tǒng)，是整車振動控制的重要組成部分，對提高汽車的乘坐舒適性和NVH(Noise，Vibrationand Harshness)性能具有重要影響。近年來出現(xiàn)的磁流變懸置具有阻尼力可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、能耗少等諸多優(yōu)點，成為動力總成懸置系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。為了提高整車的綜合性能，考慮動力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)之間的相互影響，對動力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)進行集成控制將成為發(fā)展趨勢。在上述背景

2、下本文對液壓懸置動態(tài)特性、磁流變懸置動態(tài)特性、磁流變半主動懸置系統(tǒng)控制策略、動力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)集成控制等四個方面進行了研究。
　　液壓懸置是磁流變懸置的基礎，研究液壓懸置的工作機理對研究磁流變懸置具有重要意義。針對解耦盤式液壓懸置的混雜特征，基于切換系統(tǒng)理論，在解耦盤式液壓懸置線性模型的基礎上建立了切換系統(tǒng)模型。分別針對兩種典型工況進行解耦盤式液壓懸置的動態(tài)特性仿真，并與試驗測試結(jié)果進行比較，驗證了切換系統(tǒng)模型的有效性。采

3、用切換系統(tǒng)模型分別對低頻、大振幅和高頻、小振幅正弦激勵下的懸置工作過程進行仿真分析，研究了雙通道流動模式和單通道流動模式的切換機理，探討了慣性通道和解耦通道的液體流量之間的關(guān)系。對自行研制的解耦盤式液壓懸置進行動態(tài)特性試驗，討論了預載荷、激振振幅、激振頻率對液壓懸置動態(tài)特性的影響，為揭示液壓懸置工作機理和液壓懸置結(jié)構(gòu)設計提供了理論依據(jù)。
　　分析了一種擠壓模式磁流變懸置的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。根據(jù)磁流變液的工作模式和設計準則，結(jié)合懸

4、置的工作要求和結(jié)構(gòu)特點，應用電磁場理論對磁流變懸置的磁路進行設計。利用有限元方法對磁流變懸置的磁路磁場進行仿真分析，得到了極板間隙部位磁流變液的磁感應強度分布。通過數(shù)值擬合的方法擬合出了控制電流與可控阻尼力的關(guān)系式，為磁流變懸置的控制應用提供了理論模型。利用磁流變液的Bingham模型和流體動力學理論，建立了磁流變懸置的力學模型，并在Matlab軟件環(huán)境下進行仿真。通過試驗與仿真對比分析，結(jié)果顯示仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)基本吻合，驗證了所建立

5、的磁流變懸置力學模型的可靠性。
　　考慮懸架系統(tǒng)的等效剛度和等效阻尼，建立了二自由度磁流變半主動懸置系統(tǒng)模型。根據(jù)線性二次型最優(yōu)控制原理設計了最優(yōu)控制器，并對磁流變半主動懸置系統(tǒng)進行最優(yōu)控制，能夠有效地降低車身加速度。由于最優(yōu)控制不能適應系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，在Fuzzy控制和PID控制的基礎上建立了Fuzzy-PID切換控制策略，對磁流變半主動懸置系統(tǒng)在不同工況下的隔振性能進行了仿真研究，結(jié)果表明Fuzzy-PID切換控制能有效地

6、降低車身傳遞力，具有系統(tǒng)超調(diào)量小，穩(wěn)態(tài)精度高和魯棒性好等優(yōu)點，適用于動力總成懸置系統(tǒng)這種復雜非線性系統(tǒng)的建模與控制。
　　在分析動力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)相互影響和制約的基礎上，建立了包含這兩個系統(tǒng)的13自由度集成系統(tǒng)模型。提出了一種基于能量的模態(tài)耦合分析方法，用于計算汽車動力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)的振動耦合程度，為動力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)的集成控制實踐提供了理論依據(jù)。在13自由度集成系統(tǒng)模型的基礎上，利用線性二次型最優(yōu)控制原理