ECAS汽车的车身高度调节与平顺性研究

摘要

随着科技的发展及人们对车辆性能的要求越来越高，电控空气悬架（ECAS）因具有良好的整车性能而得到广泛的推广应用。相较传统的机械式悬架，ECAS不仅能够对空气弹簧充放气，实现车身高度调节，还可在复杂路况下实现减振器阻尼调节，以减少车身振动，改善车辆行驶平顺性。可见，ECAS必是未来汽车悬架发展的主要趋势，并成为汽车设计人员关注的热点。本人针对ECAS车身高度调节过程中出现的超调现象，设计出新型的电控空气悬架供气系统，在此基础上提出车身高度调节新方法，同时，车身高度调节结束后车辆动态行驶，为改善车辆行驶平顺性，开发出一款H∞鲁棒控制器，并进行了仿真分析，论文的主要研究内容如下：
　　首先，介绍新型的电控空气悬架供气系统结构组成及工作原理，将系统简化为由储气罐、电磁阀、流量计和空气弹簧组成的气路，并结合变质量充放气系统热力学理论及空气悬架系统动力学方程，建立空气悬架系统数学模型。
　　其次，根据车辆行驶工况设定了三种车身高度模式：1.高位；2.中位；3.低位，同时，针对车身高度调节的控制策略进行了模块化设计。为更深入的研究车身高度调节过程中超调现象，通过仿真分析开关控制下空气悬架系统不同结构参数对车身高度调节影响，仿真结果表明，其结构参数如管长、管径、减振器阻尼系数、簧载质量和储气罐气压等因素影响车身高度调节超调量的变化关系，故在空气悬架车身高度调节时需考虑管路参数大小。
　　然后，建立了路面不平度模型，同时推导了空气弹簧气体质量模型，针对车身高度调节过程中超调现象，提出了车身高度调节新方法，即车身高度气体质量调节，采用该方法分别对车身高度静态调节和动态调节进行仿真分析，仿真结果表明该方法是可行的，有效解决了车辆静态下簧载质量变化引起的车身高度变化问题，同时，提高了车辆动态下车身高度调节的准确性，避免空气弹簧过充或过放问题。
　　最后，建立空气悬架系统振动模型，以减小车身垂直加速度为目标，设计了H∞控制器，并利用Matlab/simulink软件在不同路况和车速下进行仿真验证，仿真结果表明，H∞控制器在各种工况下行驶平顺性均比被动悬架好。为了探究悬架系统结构参数摄动对控制器性能影响，进行了仿真分析，仿真结果表明，所设计控制器对参数摄动具有较好的鲁棒性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3电控空气悬架简介

1.4本文研究意义和主要内容

1.5本章小结

第2章 电控空气悬架系统建模

2.1问题的提出

2.2电控空气悬架车身高度调节工作原理

2.3电控空气悬架数学模型的建立

2.4 气路系统参数确定

2.5本章小结

第3章 车身高度控制策略模块化设计及超调问题研究

3.1车身高度的设置

3.2车身高度调节的模块化设计

3.3空气悬架车身高度调节影响因素分析

3.4本章小结

第4章 电控空气悬架车身高度气体质量调节的分析

4.1路面不平度输入模型的建立

4.2空气悬架气体质量调节

4.3空气悬架车身高度气体质量调节仿真分析

4.4本章小结

第5章 电控空气悬架平顺性分析

5.1空气悬架系统振动模型的建立

5.2 H∞控制理论概述

5.3空气悬架H∞鲁棒控制器设计

5.4仿真分析

5.5本章小结

总结与展望

1全文总结

2主要创新点

3展望

参考文献

攻读学位期间发表文章及科研成果

致谢