环状式附加气室空气弹簧悬架研究及其模糊控制

摘要

悬架系统对车辆的动力学性能和安全性起着举足轻重的作用,而以空气弹簧为弹簧元件的空气悬架系统更是表现出了诸多的优越性,其中带附加气室的空气弹簧因其具有更优良的减振性能,受到汽车悬架界的广泛关注。但是目前带附加气室的空气弹簧只能实现“软”、“硬”两级刚度调节,不能满足多种工况的悬架系统要求,基于此本文提出了一种可以进行四级刚度调节的环状式附加气室空气弹簧结构,基于气体动力学和工程热力学建立其数学模型,分析了各因素及其性能的影响规律,在充分掌握其动力学性能的基础上设计了模糊控制器,并且在理论分析的基础上,结合某车型参数进行了仿真分析,结果表明能有效提高车辆性能。为环状式附加气室空气弹簧悬架的设计开发奠定了理论基础,具体研究内容如下:
　　首先分析了初始气压、附加气室容积、节流孔开孔面积等影响因素对带附加气室空气弹簧刚度的影响规律。在此基础上,为实现空气弹簧刚度的多级调节,提出了一种含环状式附加气室的空气弹簧结构,这种空气弹簧通过控制附加气室内的两个电磁阀开启关闭组合具有四种工作容积,相对应的工作状态能产生四种刚度。与其他新型附加气室空气弹簧相比,该型式空气弹簧结构简单,生产成本低。
　　其次基于工程热力学和气体动力学理论分别建立了环状式附加气室空气弹簧的电磁阀处于不同工作状态时的四级刚度数学模型。进而应用线性化理论推导出环状式加气室空气弹簧刚度的线性化模型。
　　再而基于上述理论分析成果,确立了环状式附加气室空气弹簧结构设计的技术路线,并进行了实例设计。对设计结果进行性能分析,结果表明该环状式附加气室空气弹簧具有良好的减振性能。
　　最后运用模糊控制算法设计了基于环状式附加气室空气弹簧的模糊控制器,并运用matlab建立了路面输入模型、带环状式附加气室空气悬架的车辆四分之一模型和模糊控制器模型,选择B级和C级路面作为输入激励进行了仿真分析。结果表明,与被动悬架相比基于模糊控制的环状式附加气室空气悬架系统能有效降低车身加速度,提高车辆行驶平顺性。

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第1章 绪论

1.1悬架系统概述

1.2空气悬架系统的应用现状

1.3带附加气室空气弹簧的研究现状

1.4论文的研究内容和研究方法

第2章 环状式附加气室空气弹簧的提出

2.1 带附加气室空气弹簧减振性能影响参数分析

2.2 环状式附加气室空气弹簧的提出

2.3 本章小结

第3章 环状式附加气室空气弹簧数学模型的建立

3.1节流孔1、2均打开时的空气弹簧动力学模型

3.2当节流孔1关闭、节流孔2打开时的空气弹簧模型

3.3当节流孔2关闭、节流孔1打开时的空气弹簧模型

3.4当节流孔1、2均关闭时的空气弹簧模型

3.5本章小节

第4章 环状式附加气室空气弹簧的设计实例

4.1确定结构参数设计技术路线

4.2确定主气室容积

4.3确定两附加气室总容积

4.4确定两节流孔总面积

4.5确定两节流孔面积

4.6确定两附加气室容积

4.7环状式附加气室空气弹簧的减振特性分析

4.8本章小结

第5章 基于环状式附加气室的模糊控制器设计

5.1模糊控制概述及工作原理

5.2 模糊控制器的设计

5.3 本章小结

第6章 环状式附加气室空气悬架的仿真分析

6.1 路面输入模型的建立及仿真

6.2空气悬架四分之一车辆模型的建立

6.3 环状式附加气室空气悬架系统的控制模型

6.4环状式附加气室模糊控制空气悬架系统的仿真分析

6.5 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢