基于MR阻尼器的半主動(dòng)懸架控制方法研究.pdf

1、汽車(chē)半主動(dòng)懸架的性能可以接近主動(dòng)懸架，其制造成本和使用成本都遠(yuǎn)低于主動(dòng)懸架，是汽車(chē)懸架技術(shù)發(fā)展的主要方向。在車(chē)用MR阻尼器研制成功后，控制器的設(shè)計(jì)是半主動(dòng)懸架研究的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，半主動(dòng)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(dòng)懸架的控制算法、由半主動(dòng)懸架實(shí)現(xiàn)整車(chē)振動(dòng)控制方式以及系統(tǒng)性能等問(wèn)題仍需深入研究。因此，在國(guó)家自然科學(xué)基金“典

2、型智能機(jī)械結(jié)構(gòu)若干基礎(chǔ)問(wèn)題”重點(diǎn)項(xiàng)目的資助下，論文對(duì)基于MR阻尼器半主動(dòng)懸架的控制方法進(jìn)行研究具有十分重要的意義。 首先，建立汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和MR阻尼器的簡(jiǎn)化力學(xué)模型。用CAD/CAE建模分析法與試驗(yàn)及計(jì)算相結(jié)合的方法獲取模型參數(shù)。由研制的汽車(chē)復(fù)雜零部件質(zhì)量參數(shù)測(cè)試裝置及夾具和信號(hào)測(cè)試儀器組成測(cè)試系統(tǒng)，用周期計(jì)算式修正試驗(yàn)臺(tái)的非線(xiàn)性影響，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)物體的質(zhì)心高度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)試。由質(zhì)量參數(shù)測(cè)試裝置測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱總成、車(chē)

3、門(mén)與車(chē)椅的質(zhì)量參數(shù)，實(shí)驗(yàn)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(chē)身和前后橋及車(chē)輪的質(zhì)量參數(shù)，組合力系計(jì)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(chē)輛振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。應(yīng)用拉格朗日方程，推導(dǎo)出車(chē)輛振動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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(chē)輛振動(dòng)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(jì)

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(yùn)動(dòng)速度的函數(shù)，庫(kù)侖阻尼力是勵(lì)磁電流的函數(shù)，因此，對(duì)阻尼力計(jì)算式進(jìn)行簡(jiǎn)化推導(dǎo)出其簡(jiǎn)化力學(xué)模型。根據(jù)MR阻尼器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了模型的待定系數(shù)。對(duì)MR阻尼器電磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析，推導(dǎo)出其響應(yīng)時(shí)間計(jì)算式，建立了其帶時(shí)滯因素的簡(jiǎn)化力學(xué)模型。 根據(jù)變論域理論對(duì)經(jīng)典模糊控制進(jìn)行改進(jìn)研究并應(yīng)用到汽車(chē)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(duì)MR阻尼器驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行PD控制，建立了MR阻尼器驅(qū)動(dòng)電流PD控制方法。由此，構(gòu)成了汽車(chē)MR阻尼器半主動(dòng)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(yǔ)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(duì)稱(chēng)阻尼控制力的關(guān)系。用二自由度車(chē)輛振動(dòng)系統(tǒng)模型及參數(shù)設(shè)計(jì)的半主動(dòng)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(chē)振動(dòng)控制三種方式。用SC6350汽車(chē)的整車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)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(chē)振動(dòng)控制方式建立了基于被動(dòng)懸架的整車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型和基于MR阻尼器半主動(dòng)懸架的整車(chē)振動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真模型，并建立了系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系。 結(jié)論表明：用二自由度車(chē)輛模型及其參數(shù)設(shè)計(jì)的MR阻尼器的控制器可直接組合構(gòu)成整車(chē)振動(dòng)控制系統(tǒng)，其中四通道整車(chē)振動(dòng)控制方式比兩通道整車(chē)振動(dòng)控制方式控制效果好。車(chē)身部分質(zhì)量增大引起的車(chē)身固有頻率減小能改善四通道整車(chē)振動(dòng)控制系統(tǒng)的行