剛度和阻尼可調(diào)式半主動(dòng)空氣懸架及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、剛度和阻尼可調(diào)式半主動(dòng)空氣懸架表現(xiàn)出諸多優(yōu)越性。調(diào)節(jié)懸架剛度可有效避開系統(tǒng)共振頻率，避免發(fā)生共振，再根據(jù)行駛工況對(duì)阻尼的需要，通過調(diào)節(jié)阻尼進(jìn)一步衰減振動(dòng)。不僅對(duì)道路車輛，對(duì)行駛工況更為復(fù)雜的農(nóng)用車輛、軍用車輛等非道路車輛來說，應(yīng)用剛度和阻尼連續(xù)可調(diào)的半主動(dòng)懸架可增大剛度和阻尼調(diào)節(jié)范圍，有效提高車輛對(duì)復(fù)雜工況的適應(yīng)能力，減振效果更佳。
　　 本文以剛度和阻尼可調(diào)式半主動(dòng)空氣懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作為核心，完成了阻尼元件磁流變減振器的研制

2、，利用帶附加氣室的Firestone1T15M-2膜式空氣彈簧為彈性元件，構(gòu)建了半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。結(jié)合國內(nèi)外研究成果，利用理論分析與試驗(yàn)結(jié)合的方法對(duì)磁流變減振器的力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究;試驗(yàn)研究了所構(gòu)建的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的振動(dòng)特性;提出半主動(dòng)懸架的控制理論與策略，設(shè)計(jì)了剛度和阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)的半主動(dòng)懸架電控試驗(yàn)系統(tǒng)。所完成的工作及取得的結(jié)論歸納如下:
　　 1.建立了剛度和阻尼可調(diào)式半主動(dòng)懸架系統(tǒng)振動(dòng)微分方程，推導(dǎo)了振動(dòng)響應(yīng)量的標(biāo)準(zhǔn)差解

3、析式，利用逐步選優(yōu)求解法，分析不同路面和行駛速度下剛度和阻尼的最優(yōu)匹配，設(shè)計(jì)了空氣彈簧剛度和磁流變減振器阻尼的匹配方案;建立車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱動(dòng)力學(xué)模型及1/4懸架模型，分析懸架剛度和阻尼對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響，并對(duì)懸架性能作出了評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，空氣彈簧與磁流變減振器的匹配方案合理。
　　 2.提出了流動(dòng)模式磁流變減振器，建立了磁路仿真模型，基于ansys仿真分析了磁路磁場(chǎng)分布規(guī)律及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)磁場(chǎng)特性的影響，完成了磁流變減振器的結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì);對(duì)自行研制的磁流變減振器進(jìn)行了外特性試驗(yàn)，研究磁流變減振器活塞速度和勵(lì)磁電流對(duì)其力學(xué)特性的影響。研究結(jié)果表明，磁流變減振器的磁路設(shè)計(jì)方法合理，合理選擇磁路結(jié)構(gòu)參數(shù)可使磁流變液的流變性能得到最大發(fā)揮;通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈中的電流可改變減振器的輸出阻尼力，實(shí)現(xiàn)阻尼力可控，減振器的飽和工作電流在1.6～1.8A之間，阻尼力可控倍數(shù)達(dá)5.9。試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了磁流變減振器設(shè)計(jì)方法的有效性，并為阻尼可調(diào)式半主動(dòng)空氣懸架的控制研究提供了依據(jù)。

5、r>　　 3.為了定量分析磁流變減振器的力學(xué)特性，基于流體動(dòng)力學(xué)理論對(duì)流經(jīng)阻尼通道的磁流變液進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，研究了阻尼通道內(nèi)磁流變液的流動(dòng)特性，建立了流量連續(xù)性方程，結(jié)合磁場(chǎng)分析建立了阻尼力數(shù)學(xué)模型，對(duì)模型系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)辨識(shí)，建立了阻尼力簡(jiǎn)化模型并對(duì)其進(jìn)行了精度驗(yàn)證。
　　 4.構(gòu)建了剛度和阻尼連續(xù)可調(diào)的半主動(dòng)懸架振動(dòng)響應(yīng)特性試驗(yàn)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)定位控制閥輸入電壓和磁流變減振器勵(lì)磁電流來改變懸架的剛度和阻尼，試驗(yàn)研究了定位控制

6、閥輸入電壓、磁流變減振器勵(lì)磁電流及激勵(lì)頻率對(duì)懸架振動(dòng)特性的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，定位控制閥輸入電壓逐漸增大的過程中，系統(tǒng)共振頻率有所降低，系統(tǒng)位移傳遞率、響應(yīng)加速度均方根值和最大動(dòng)載荷均迅速降低，在電壓增大到4.6V時(shí)降至最小值，之后隨電壓繼續(xù)增大，三者變化不再明顯;定位控制閥輸入電壓在3V以內(nèi)時(shí)，電壓越小，勵(lì)磁電流對(duì)共振點(diǎn)的振動(dòng)衰減作用越明顯，在電流由0增大到0.6A的過程中，振動(dòng)衰減幅度最大，當(dāng)定位控制閥電壓大于3V時(shí)，勵(lì)磁電流對(duì)

7、振動(dòng)衰減基本無影響。
　　 5.為了實(shí)現(xiàn)懸架剛度和阻尼的實(shí)時(shí)控制，改善懸架系統(tǒng)的減振性能，提出頻域快速控制方法，采用labview作為軟件設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)、以PCI6024E數(shù)據(jù)采集卡為核心組建了控制系統(tǒng)，進(jìn)行了臺(tái)架正弦激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)，比較分析了剛度、阻尼可實(shí)時(shí)控制的半主動(dòng)懸架與被動(dòng)懸架的平順性性能指標(biāo)，完成了對(duì)控制策略和控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的正確性和有效性檢驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采用的控制方法可行，所設(shè)計(jì)的半主動(dòng)控制策略能