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刚度和阻尼耦联可调的半主动悬架一体式减振支柱动力学特性研究
| 论文题名： | 刚度和阻尼耦联可调的半主动悬架一体式减振支柱动力学特性研究 |
| 关键词： | 半主动悬架;减振支柱;刚度特性;动力学特性;台架试验;模糊控制 |
| 摘要： | 半主动悬架是近年来汽车底盘新技术的研究热点。目前国内外研究的半主动悬架普遍把刚度和阻尼作为两个独立的参数分别进行控制,由于悬架系统存在模型非线性、参数时变性和行驶条件的不确定性,因此实际控制时难以实现刚度和阻尼的精确匹配。本文提出一种刚度和阻尼耦联可调的半主动悬架新型一体式减振支柱,从结构设计、工作原理分析、减振支柱刚度特性建模与验证、减振支柱动力学特性建模与验证以及采用新型减振支柱的半主动悬架模糊控制策略设计与仿真等方面展开研究,以探索高性能半主动悬架的新的技术途径。 首先提出了新型一体式悬架减振支柱的设计方案,介绍了基于空气弹簧与减振器同轴一体式结构的新型减振支柱的基本组成、阻尼调节机构与调节原理、行程关联的刚度变化原理与调节机构。在减振支柱设计研制过程中探索性地采用了超声电机作为阻尼调节机构的驱动装置,介绍了超声电机的基本原理和优点。 根据新型减振支柱的行程关联变刚度特点,基于等效的空气弹簧双气室物理模型,建立了减振支柱的刚度特性数学模型并进行了刚度性能仿真。通过对研制的新型减振支柱样件进行准静态加载得到了刚度特性试验结果,验证了刚度特性模型的有效性。在此基础上,建立了空气弹簧作用力和减振器作用力相耦合的减振支柱动力学特性数学模型,分别对空气弹簧处于三种初始充气压力、减振器处于三种阻尼档位下的减振支柱最大作用力(包括拉伸行程作用力和压缩行程作用力)的仿真值与试验值进行了对比,结果显示,仿真值与试验值的误差小于10%,同时,减振支柱作用力的速度特性仿真结果与试验结果也较为接近,验证了新型一体式减振支柱设计方案的有效可行性和所建动力学模型的正确性。 为了研究新型一体式减振支柱应用于半主动悬架系统的性能效果,同时鉴于半主动悬架的非线性,运用模糊控制理论设计了针对1/4车辆二自由度半主动悬架系统的模糊控制器。对B级路面车速80km/h和C级路面车速50km/h两种工况下的半主动悬架性能进行了仿真,结果表明,与被动悬架相比,采用模糊控制的半主动悬架系统显著改善了车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动载荷等性能指标,表明所设计的模糊控制策略正确有效。 |
| 作者： | 杜滢君 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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