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原文传递基于AMESim的客车ECAS车身高度及整车姿态控制研究

论文题名：	基于AMESim的客车ECAS车身高度及整车姿态控制研究
关键词：	客车;电控空气悬架系统;车高调节;姿态控制;滑模变结构
摘要：	作为一类先进的车辆悬架系统，电控空气悬架（Electronically Controlled Air Suspension, ECAS）以其卓越的性能优势逐渐被广泛应用于城市公交客车、旅游巴士、重型装载车辆以及高级乘用车上。与传统机械式车辆悬架相比，ECAS的突出优势及主要特色之一在于空气弹簧能够有效进行充放气调节，即实现车身高度的实时可调。在此基础上，进一步结合可调阻尼减振器，ECAS便能有效保证车辆在载荷及道路行驶工况复杂多变情况下的整车综合性能，从而有效提升车辆操纵稳定性、燃油经济性以及乘坐舒适性。　　随着 ECAS研究的不断深入，作为核心技术之一的ECAS车高调节控制系统设计已逐渐成为相关领域的研究热点。本文针对客车ECAS在车高调节过程中出现的空气弹簧过充、过放、车身高度在目标值附近震荡以及车身侧倾角和俯仰角过大（整车姿态失稳）等不良现象，基于 AMESim和滑模变结构控制技术进行客车 ECAS车身高度及整车姿态控制研究。为准确掌握 ECAS在车高调节过程中存在的复杂动态特征，建立了ECAS整车车高调节系统模型，在此基础上，完成了客车ECAS车高调节及整车姿态滑模变结构控制器设计，最后实现了系统控制性能的联合仿真和实车道路试验。论文的主要研究工作总结如下：　　首先，对ECAS车高调节系统的工作机理进行了深入分析，结合变质量充放气系统热力学理论和车辆系统动力学理论，建立了整车ECAS车高调节系统数学模型，明确了客车ECAS车高调节及整车姿态控制过程中的控制变量。与此同时，为便于后续系统控制性能的有效验证，基于 AMESim建模与仿真平台建立了客车ECAS整车车高调节系统物理模型。　　其次，为有效解决客车ECAS在车高调节过程中出现的各类不良现象，保证车高调节控制精度及整车姿态的稳定性，采用滑模变结构控制算法设计了ECAS车高调节及整车姿态控制器，实现了对ECAS在车高调节及整车姿态控制过程中流入或流出各空气弹簧内的空气质量流量的有效控制。　　再次，通过建模仿真平台接口提供的有效工具将基于 Matlab/Simulink搭建的ECAS车高调节及整车姿态控制器与在AMESim仿真平台上建立的ECAS整车车高调节系统物理模型相连接，从而实现了基于 AMESim的系统控制性能联合仿真分析。仿真结果表明，所设计的控制器能够有效解决客车ECAS在车高调节过程中存在的不良现象，并且响应迅速、控制精度高，满足实际控制要求。　　最后，为进一步验证所设计的客车ECAS车高调节及整车姿态控制系统的有效性和可靠性，开发了ECAS车高调节及整车姿态快速控制原型，随后基于某款装备ECAS系统的城市公交客车完成了控制系统的实车道路试验。实车试验结果表明，所设计的ECAS车高调节及整车姿态控制器控制效果良好，有效改善了客车ECAS车高调节精度及整车姿态控制性能。
作者：	肖飞
专业：	车辆工程
导师：	陈龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文