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电控空气悬架系统参数匹配与优化设计
| 论文题名： | 电控空气悬架系统参数匹配与优化设计 |
| 关键词： | 电控空气悬架;参数匹配;LQR控制器;多目标优化;多种群遗传算法 |
| 摘要： | 本文针对某轿车电控空气悬架，应用仿真分析及台架试验方法开展了如下研究工作：多工况下悬架结构参数变化对悬架性能的影响规律，基于单通道电液伺服悬架动态性能试验台的空气悬架台架试验，悬架结构/控制参数的多目标优化以及基于Matlab/Simulink和Adams/Car软件的带电控空气悬架车辆平顺性分析及结构参数匹配优化。 首先根据工程热力学及流体力学理论建立了带附加气室空气弹簧的数学模型，该模型做了适当的简化处理以兼顾模型的精度和研究问题的简便性。考虑到车辆转向工况下载荷转移对平顺性影响，建立了带转向的三自由度1/4车辆空气悬架数学模型。应用Matlab/Simulink软件搭建1/4车辆空气悬架系统的状态空间模型并开展了多工况下空气悬架性能的仿真分析，仿真结果显示不同路面、车速、转向角均会影响车辆行驶的平顺性。在同一工况下，连接空气弹簧主气室与附加气室的节流孔尺寸变化通过改变空气弹簧动刚度影响车辆的平顺性，节流孔从关闭状态至逐渐变大的过程，簧载质量的振动加速度分别在节流孔关闭和空气弹簧主气室、附加气室和节流孔系统共振处出现峰值。 其次为了验证前期建立的空气悬架动态系统模型的精度，在单通道电液伺服悬架动态性能试验台基础上搭建了空气悬架试验台架，选取不同频率的正弦信号作为激励，仿真与台架试验获得的簧载质量振动加速度曲线基本吻合，验证了经过简化处理的悬架系统数学模型仍符合精度要求。 然后设计了LQR控制器对电控空气悬架的阻尼力实施控制，在空气悬架仿真与试验的基础上，运用建立的1/4车辆空气悬架系统的状态空间模型开展电控空气悬架系统的结构与控制参数的多目标优化研究。选取与悬架性能有关的空气弹簧节流孔尺寸作为优化的结构参数，选取LQR控制器与振动加速度单项指标有关的权系数q2作为优化的控制参数，应用多种群遗传算法对结构与控制参数多目标优化后，悬架簧载质量振动加速度下降了34.2％，轮胎动载荷下降了5.8%，悬架动行程在允许范围内小幅增大，悬架的综合性能得到了改善。 最后应用Adams/Car及Matlab/Simulink软件对电控空气悬架车辆实现联合仿真分析，在 Adams/Car软件中建立了带电控空气悬架的整车虚拟样机模型，在Matlab/Simulink软件中建立了带附加气室空气弹簧动态系统模型及设计了电磁阀式减振器的PID控制器，基于VB生成用于仿真的不同等级3D等效容积路面。联合仿真结果显示：相对于被动悬架车辆，带电控空气悬架车辆质心振动加速度减小了35.4%，质心俯仰角加速度减小了46.5%，显著改善了车辆行驶平顺性。 |
| 作者： | 汤池潜 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈黎卿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽农业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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