主動(dòng)油氣懸架車輛垂向與側(cè)向動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、懸架是汽車的重要子系統(tǒng)，其性能直接影響著車輛的行駛平順性和操縱操穩(wěn)性。對(duì)于一個(gè)在多變環(huán)境中行駛的車輛，由于影響因素的復(fù)雜性，被動(dòng)懸架難以實(shí)時(shí)的滿足期望的車輛性能。因而，近年來以電子控制技術(shù)為核心，并能夠根據(jù)路面情況和車輛運(yùn)行狀態(tài)對(duì)車輛性能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的主動(dòng)懸架得到了廣泛的發(fā)展。 本文的研究工作是結(jié)合總裝備部“十五”預(yù)先研究項(xiàng)目“軍用工程機(jī)械油氣懸架技術(shù)研究”及高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金“基于非線性剛?cè)狁詈隙囿w模型車輛主動(dòng)懸架

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究”進(jìn)行的。針對(duì)主動(dòng)油氣懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)--油氣彈簧的非線性特性和穩(wěn)定性、車輛不確定性魯棒控制器的設(shè)計(jì)、分層與多點(diǎn)預(yù)瞄聯(lián)合控制的車輛垂向性能以及不平路面轉(zhuǎn)向行駛車輛的側(cè)向穩(wěn)定性等問題，進(jìn)行了主動(dòng)油氣懸架車輛垂向與側(cè)向動(dòng)力學(xué)性能的研究。 通過考慮油液的可壓縮性、剛度的非線性及活塞與液壓缸壁之間的動(dòng)摩擦力等因素建立了油氣彈簧非線性數(shù)學(xué)模型，并對(duì)不同激振頻率和幅值下的油氣彈簧進(jìn)行了仿真與試驗(yàn)對(duì)比分析，進(jìn)而驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性；根

3、據(jù)建立的油氣彈簧數(shù)學(xué)模型，分別對(duì)其剛度特性、不同速度時(shí)的阻尼特性以及不同流量時(shí)阻尼閥進(jìn)出口處的壓力差進(jìn)行了仿真，并采用了泰勒展開和無量綱化方法對(duì)周期信號(hào)激勵(lì)下非線性模型的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 在穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)非線性油氣彈簧中的蓄能器和阻尼閥進(jìn)行了線性簡化，建立了線性1/4主動(dòng)油氣懸架車輛模型；根據(jù)魯棒控制理論，介紹了主動(dòng)懸架車輛魯棒控制器的設(shè)計(jì)過程，并設(shè)計(jì)了包括主動(dòng)油氣懸架的參數(shù)不確定性和未建模動(dòng)態(tài)

4、在內(nèi)的H<,∞>魯棒控制器。通過時(shí)頻域仿真及與試驗(yàn)結(jié)果比較驗(yàn)證了主動(dòng)控制器設(shè)計(jì)是有效的。 基于分層控制思想，將四自由度的主動(dòng)油氣懸架半車模型分解為兩個(gè)兩自由度1/4車輛模型，并建立了上層控制平衡協(xié)調(diào)方程；為了獲得更多的路面信息，提高主動(dòng)懸架的控制精度，提出了一種路面多點(diǎn)預(yù)瞄控制算法，并推導(dǎo)了N個(gè)二階Padé近似組合可以達(dá)到一個(gè)高階Padé近似的狀態(tài)方程；根據(jù)上層控制平衡方程，分別對(duì)前后懸架系統(tǒng)采用了不同的控制策略，并將控制結(jié)果與

5、H<,∞>控制半車模型進(jìn)行比較；對(duì)不同的車輛懸架系統(tǒng)及影響多點(diǎn)預(yù)瞄控制算法的主要參數(shù)(預(yù)瞄距離和預(yù)瞄加權(quán)系數(shù))進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：選取不同的預(yù)瞄加權(quán)系數(shù)和預(yù)瞄距離可以獲得綜合的車輛性能。 最后，通過推導(dǎo)輪胎側(cè)向力模型，將車輛的垂向運(yùn)動(dòng)與側(cè)向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了聯(lián)立，建立了不平路面轉(zhuǎn)向行駛的車輛側(cè)向穩(wěn)定性分析模型；應(yīng)用魯棒控制理論，設(shè)計(jì)了六自由度車輛垂向與側(cè)向運(yùn)動(dòng)的集成控制器，并分別對(duì)隨機(jī)路面和脈沖路面輸入的穩(wěn)態(tài)圓周轉(zhuǎn)向操縱和Fish