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原文传递汽车动力总成悬置动态特性与控制方法研究

论文题名：	汽车动力总成悬置动态特性与控制方法研究
关键词：	汽车;动力总成悬置系统;动态特性;液压悬置;集成控制
摘要：	汽车动力总成悬置系统是指动力总成与车架或车身之间的弹性连接系统，是整车振动控制的重要组成部分，对提高汽车的乘坐舒适性和NVH(Noise，Vibrationand Harshness)性能具有重要影响。近年来出现的磁流变悬置具有阻尼力可调、结构简单、能耗少等诸多优点，成为动力总成悬置系统的主要发展方向。为了提高整车的综合性能，考虑动力总成悬置系统与悬架系统之间的相互影响，对动力总成悬置系统与悬架系统进行集成控制将成为发展趋势。在上述背景下本文对液压悬置动态特性、磁流变悬置动态特性、磁流变半主动悬置系统控制策略、动力总成悬置系统与悬架系统集成控制等四个方面进行了研究。　　液压悬置是磁流变悬置的基础，研究液压悬置的工作机理对研究磁流变悬置具有重要意义。针对解耦盘式液压悬置的混杂特征，基于切换系统理论，在解耦盘式液压悬置线性模型的基础上建立了切换系统模型。分别针对两种典型工况进行解耦盘式液压悬置的动态特性仿真，并与试验测试结果进行比较，验证了切换系统模型的有效性。采用切换系统模型分别对低频、大振幅和高频、小振幅正弦激励下的悬置工作过程进行仿真分析，研究了双通道流动模式和单通道流动模式的切换机理，探讨了惯性通道和解耦通道的液体流量之间的关系。对自行研制的解耦盘式液压悬置进行动态特性试验，讨论了预载荷、激振振幅、激振频率对液压悬置动态特性的影响，为揭示液压悬置工作机理和液压悬置结构设计提供了理论依据。　　分析了一种挤压模式磁流变悬置的基本结构及工作原理。根据磁流变液的工作模式和设计准则，结合悬置的工作要求和结构特点，应用电磁场理论对磁流变悬置的磁路进行设计。利用有限元方法对磁流变悬置的磁路磁场进行仿真分析，得到了极板间隙部位磁流变液的磁感应强度分布。通过数值拟合的方法拟合出了控制电流与可控阻尼力的关系式，为磁流变悬置的控制应用提供了理论模型。利用磁流变液的Bingham模型和流体动力学理论，建立了磁流变悬置的力学模型，并在Matlab软件环境下进行仿真。通过试验与仿真对比分析，结果显示仿真数据与试验数据基本吻合，验证了所建立的磁流变悬置力学模型的可靠性。　　考虑悬架系统的等效刚度和等效阻尼，建立了二自由度磁流变半主动悬置系统模型。根据线性二次型最优控制原理设计了最优控制器，并对磁流变半主动悬置系统进行最优控制，能够有效地降低车身加速度。由于最优控制不能适应系统参数的不确定性，在Fuzzy控制和PID控制的基础上建立了Fuzzy-PID切换控制策略，对磁流变半主动悬置系统在不同工况下的隔振性能进行了仿真研究，结果表明Fuzzy-PID切换控制能有效地降低车身传递力，具有系统超调量小，稳态精度高和鲁棒性好等优点，适用于动力总成悬置系统这种复杂非线性系统的建模与控制。　　在分析动力总成悬置系统与悬架系统相互影响和制约的基础上，建立了包含这两个系统的13自由度集成系统模型。提出了一种基于能量的模态耦合分析方法，用于计算汽车动力总成悬置系统与悬架系统的振动耦合程度，为动力总成悬置系统与悬架系统的集成控制实践提供了理论依据。在13自由度集成系统模型的基础上，利用线性二次型最优控制原理设计了磁流变半主动悬置系统与磁流变半主动悬架系统的集成控制器，并采用PSO算法对集成控制器权系数进行优化。分别对磁流变半主动悬置系统与磁流变半主动悬架系统的被动控制、独立控制和集成控制进行了仿真研究，结果表明经过集成控制的磁流变半主动悬置系统和磁流变半主动悬架系统，整车综合性能明显优于被动控制和独立控制。
作者：	潘道远
专业：	载运工具运用工程
导师：	高翔
授予学位：	博士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文