连续减速带激励下车辆悬架系统非线性振动与控制

摘要

减速带是一种通过增大路面不平度引起车辆振动,从而迫使驾驶员主动降低车速,实现限速、确保行车安全的交通安全设施。车辆快速通过减速带将不可避免地导致车辆和路面振动的发生。特别是,由于车辆系统包含大量的非线性元件,减速带激励将可能导致车辆内部发生复杂的非线性动力学现象,如分岔现象、混沌振动等。这些非线性现象可能会导致车辆振动加剧,增大系统噪声,破坏周边环境,造成元器件磨损和道路早期疲劳损害,甚至威胁乘车舒适性和行车安全。因而从力学机理上研宄减速带路面激励下非线性车辆动力学现象及其抑制方法是一个重要课题。
　　论文针对汽车高速通过高速公路上铺设的连续减速带、路侧振动带将引起剧烈振动现象,研宄呈周期形式铺设的连续减速带与车速耦合激励下的非线性车辆悬架系统的动力学问题。以梯形波加正弦波的形式近似模拟连续减速带的形状,构建连续减速带-车速耦合路面激励模型;通过分析车辆悬架系统力学结构及其非线性,建立四自由度线性半车模型(4自由度1/2车辆悬架系统模型);以数值仿真的方法研宄系统的非线性动力学特性,分析不同非线性振动状态对车辆振动的影响;从改变减速带路面参数和引入主动控制力的两种途径探讨消除系统非线性状态对车辆振动影响,设计基于非线性主动悬架系统的滑模控制策略,实现了悬架系统中的非线性振动的有效抑制。
　　本课题通过对连续减速带激励下非线性车辆的非线性振动的相关研宄,为复杂路面激励下非线性汽车悬架模型的非线性动力学问题的研宄积累经验,同时还将提高我们对实际机械系统中产生混沌振动的认识,丰富混沌振动与控制理论,具有理论和实际两方面的价值。