基于磁流变阻尼器的轿车半主动悬挂系统动态特性分析

摘要

从FORD公司引进第一条汽车流水线至今这不到一个世纪的时间里,汽车产业已逐渐趋于规范化,成本也随着生产技术的成熟而降低,这使得轿车这类产品经逐渐融入普通劳动阶层的生活中。随之而来的是人们对其品质更高的要求:如舒适性、易操作性、节能性、安全性等等。其中,最受人关注的首先是舒适性,与其直接相关的是汽车悬挂系统。自身结构和减振原理决定传统被动悬架减振性能提升空间有限,而半主动悬架因具有成本低、能耗远远小于主动悬架,但减振效果优异的特点,逐渐受到研究人员的关注。
　　以改善某型轿车平顺性为研究目标,通过分析车辆运行过程中各减振元件间的相互约束关系,忽略了车身变形作用,将其简化为等效结构,利用ADAMS软件中的VIEW模块建立以悬架系统为主、具有集中质量刚性车身的整车多刚体模型。
　　分析了磁流变阻尼器的工作机理,在综合考虑模型准确性及模型本身复杂程度的基础上,建立多项式动力学模型,并根据多项式逆模型搭建了阻尼器输入电流控制系统。
　　分析了半主动悬架的工作原理,选定磁流变阻尼器作为整车半主动改装作动器,针对所选模型的各个独立悬架,在“天棚”控制原理的基础上引入模糊控制和灰色预测修正系统最终建立本文的控制策略。
　　基于多软件联合仿真原理利用所建的整车、阻尼器模型和控制系统通过ADAMS和MATLAB两种软件实现整车在三角减速带输入和C级随机路面输入两种情况下半主动控制平顺性仿真研究。结果表明:本文所提出的基于“天棚”原理的模糊预测控制磁流变半主动悬架系统能够有效改善车辆的平顺性。

目录

基于磁流变阻尼器的轿车半主动悬挂系统动态特性分析

基于磁流变阻尼器的轿车半主动悬挂系统动态特性分析

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 磁流变液作用机理及国内外研究现状

1.2.1 磁流变液作用机理

1.2.2 磁流变阻尼器力学模型的研究现状

1.2.3 磁流变阻尼技术国内外应用现状

1.3 悬架系统发展历程及研究现状

1.4 基于磁流变阻尼器的半主动悬架研究进展

1.4.1 基于磁流变阻尼器的半主动悬架工作原理

1.4.2 半主动悬架控制策略发展历程及研究现状

1.5 本文的主要内容

第2章 整车多刚体虚拟样机建模

2.1 多体动力学理论及应用

2.1.1 多体动力学理论基础

2.1.2 经典多体动力学软件ADAMS的应用

2.2 轿车整车系统建模参数分析

2.3 轿车多刚体整车模型的建立

2.3.1 轿车前悬架模型的建立

2.3.2 轿车后悬架仿真模型的建立

2.3.3 整车模型的建立

2.4 本章小结

第3章 磁流变阻尼器力学仿真模型的建立

3.1 MR阻尼器结构及工作原理

3.2 磁流变阻尼器控制原理及力学模型的建立

3.2.1 MR阻尼器控制原理

3.2.2 MR阻尼器多项式动力学模型的建立

3.3 基于MR阻尼器多项式逆模型的开环控制系统建立

3.4 本章小结

第4章 轿车1/4悬架的控制系统设计

4.1 轿车1/4悬架简化模型的建立

4.2 “天棚”阻尼控制方法(skyhook control strategy)

4.2.1 天棚阻尼系数csky的确定

4.2.2 天棚控制的实现方法及改进措施

4.3 模糊控制策略（Fuzzy Control）

4.3.1 模糊思想发展历程及工作原理

4.3.2 磁流变半主动悬架Mamdani型模糊控制系统设计

4.3.2.1 Mamdani型模糊控制器的组成

4.3.2.2 Mamdani型模糊控制器的设计流程

4.3.2.3 车身垂直振动模糊控制器的建立

4.4 灰色预测系统(Grey-prediction System)的建立

4.4.1 灰色生成

4.4.2 GM(1.1)模型建模

4.4.3 灰色预测系统的实现及嵌入

4.4.4 灰色预测系统精确性检验

4.5 1/4悬架的控制算法正确性验证仿真及分析

4.5.1 1/4悬架仿真系统的建立

4.5.2 1/4半主动悬架的仿真分析

4.5.2.1 阶跃激励响应对比分析

4.5.2.2 谐波激励响应对比分析

4.5.2.3 随机激励响应对比分析

4.6 本章小结

第5章 轿车整车多刚体模型平顺性仿真分析

5.1 ADAMS-MATLAB联合仿真原理与实现

5.2 轿车多刚体联合仿真模型的建立

5.3 Adams中路面的生成

5.3.1 C级随机路面时域模型的建立与仿真

5.3.2 脉冲激励路面生成

5.4 整车多刚体模型平顺性仿真分析

5.4.1 车辆平顺性评价指标

5.4.2 整车平顺性仿真分析

5.4.2.1 脉冲路面输入整车平顺性仿真及结果分析

5.4.2.2 随机路面输入整车平顺性仿真及结果分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢