基于MR阻尼器的半主動懸架控制方法研究.pdf

1、汽車半主動懸架的性能可以接近主動懸架，其制造成本和使用成本都遠低于主動懸架，是汽車懸架技術(shù)發(fā)展的主要方向。在車用MR阻尼器研制成功后，控制器的設(shè)計是半主動懸架研究的關(guān)鍵問題。目前，半主動懸架控制算法主要集中在天棚阻尼控制和模糊控制等方面，天棚阻尼控制算法具有較好的舒適性卻犧牲了安全性，模糊控制具有較好的魯棒性但穩(wěn)態(tài)精度較低。半主動懸架的控制算法、由半主動懸架實現(xiàn)整車振動控制方式以及系統(tǒng)性能等問題仍需深入研究。因此，在國家自然科學(xué)基金“典

2、型智能機械結(jié)構(gòu)若干基礎(chǔ)問題”重點項目的資助下，論文對基于MR阻尼器半主動懸架的控制方法進行研究具有十分重要的意義。 首先，建立汽車振動系統(tǒng)動力學(xué)模型和MR阻尼器的簡化力學(xué)模型。用CAD/CAE建模分析法與試驗及計算相結(jié)合的方法獲取模型參數(shù)。由研制的汽車復(fù)雜零部件質(zhì)量參數(shù)測試裝置及夾具和信號測試儀器組成測試系統(tǒng)，用周期計算式修正試驗臺的非線性影響，實現(xiàn)了被測物體的質(zhì)心高度和轉(zhuǎn)動慣量的測試。由質(zhì)量參數(shù)測試裝置測試發(fā)動機變速箱總成、車

3、門與車椅的質(zhì)量參數(shù)，實驗法獲取輪胎與懸架的剛度與阻尼參數(shù)，CAD/CAE建模分析法獲取車身和前后橋及車輪的質(zhì)量參數(shù)，組合力系計算出懸掛質(zhì)量和非懸掛質(zhì)量的質(zhì)量參數(shù)。因此，由這種綜合方法建立了二自由度和七自由度車輛振動系統(tǒng)的動力學(xué)參數(shù)。應(yīng)用拉格朗日方程，推導(dǎo)出車輛振動系統(tǒng)運動微分方程，基于狀態(tài)描述法建立了二自由度和七自由度車輛振動系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。其次，用Bingham流體的本構(gòu)方程推導(dǎo)出基于平板模型的MR阻尼器流變學(xué)方程，得到其阻尼力計

4、算方法。當(dāng)其結(jié)構(gòu)和材料確定后，MR阻尼器的粘滯阻尼力是活塞運動速度的函數(shù)，庫侖阻尼力是勵磁電流的函數(shù)，因此，對阻尼力計算式進行簡化推導(dǎo)出其簡化力學(xué)模型。根據(jù)MR阻尼器的試驗數(shù)據(jù)，確定了模型的待定系數(shù)。對MR阻尼器電磁系統(tǒng)的動態(tài)特性分析，推導(dǎo)出其響應(yīng)時間計算式，建立了其帶時滯因素的簡化力學(xué)模型。 根據(jù)變論域理論對經(jīng)典模糊控制進行改進研究并應(yīng)用到汽車懸架阻尼力控制策略中，提出了懸架阻尼力的變論域模糊控制算法。根據(jù)懸架控制阻尼力與MR

5、阻尼器輸出阻尼力的誤差對MR阻尼器驅(qū)動電流進行PD控制，建立了MR阻尼器驅(qū)動電流PD控制方法。由此，構(gòu)成了汽車MR阻尼器半主動懸架變論域模糊控制算法。算法中包括了控制器輸入變量和輸出變量的伸縮因子，由模糊集語言變量賦值系數(shù)反映了控制算法中懸架伸張行程和壓縮行程不對稱阻尼控制力的關(guān)系。用二自由度車輛振動系統(tǒng)模型及參數(shù)設(shè)計的半主動懸架控制器及其參數(shù)組成了兩前通道和兩后通道及四通道整車振動控制三種方式。用SC6350汽車的整車振動系統(tǒng)動力學(xué)模

6、型、路面輸入模型、SC6350的減振器數(shù)值模型和MR阻尼器及其整車振動控制方式建立了基于被動懸架的整車振動系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型和基于MR阻尼器半主動懸架的整車振動控制系統(tǒng)的仿真模型，并建立了系統(tǒng)綜合評價體系。 結(jié)論表明：用二自由度車輛模型及其參數(shù)設(shè)計的MR阻尼器的控制器可直接組合構(gòu)成整車振動控制系統(tǒng)，其中四通道整車振動控制方式比兩通道整車振動控制方式控制效果好。車身部分質(zhì)量增大引起的車身固有頻率減小能改善四通道整車振動控制系統(tǒng)的行