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车辆刚度阻尼多级可调式油气悬架系统分析及控制研究
| 论文题名： | 车辆刚度阻尼多级可调式油气悬架系统分析及控制研究 |
| 关键词： | 车辆;油气悬架;高速开关电磁阀;刚度阻尼特性;模式切换;数学模型 |
| 摘要： | 悬架是车辆底盘系统的重要组成部分之一，其对车辆动态行驶性能具有重要影响。油气悬架是一种以液压油作为承载介质，以氮气作为弹性介质的悬架系统，其具有承载能力强、刚度阻尼特性非线性变化等优点，因而被广泛应用于工程机械以及军用车辆上。传统被动油气悬架系统一旦设计完成，其刚度阻尼特性无法根据路况进行自适应调节，从而难以保证大范围行驶工况下的车辆隔振性能要求。因此，开展刚度阻尼可调式油气悬架系统研究具有重要的学术意义和工程应用价值。针对现有可调式油气悬架系统存在的结构复杂、模型构建难以及控制难度较大等问题，本文提出一种基于高速开关电磁阀的新型刚度阻尼多级可调式油气悬架系统，针对该系统进行了模型构建、特性分析、参数确定以及控制设计，以期为进一步提升油气悬架系统性能奠定理论和技术基础。 首先，完成了新型刚度阻尼多级可调式油气悬架系统结构设计及模型构建。详细介绍了该新型刚度阻尼多级可调式油气悬架系统的结构组成及工作原理，分析了系统所能实现的多种工作模式以及不同工作模式下的性能特点，基于流体力学和动力学理论构建了新型刚度阻尼多级可调式油气悬架系统数学模型。 其次，基于数学模型仿真研究了不同结构参数对新型刚度阻尼多级可调式油气悬架系统刚度特性及阻尼特性的影响规律，掌握了影响系统特性变化的主要结构参数，进而结合根据车辆悬架设计要求，确定了该新型油气悬架系统的关键部件参数。 第三，进行了新型油气悬架系统关键结构的工程化设计，形成新型油气悬架系统工程试验样机，基于单通道伺服激振试验台完成了系统试验样机的力学特性试验，根据试验结果对新型油气悬架系统模型精度进行了验证。 最后，搭建了车辆悬架动力学模型，利用粒子群优化算法对不同行驶工况下的油气悬架系统刚度和阻尼特性进行了优化匹配，并设计模式切换控制方法来获取不同行驶工况下新型油气悬架系统刚度阻尼工作模式的最佳切换序列，运用Simulink/Stateflow建立了系统多模式切换控制器。仿真结果表明，相对于被动油气悬架，基于多模式切换控制的新型油气悬架系统对车身振动加速度、悬架动挠度以及车轮动载荷等悬架系统性能指标均有较大幅度的改善和提升。 |
| 作者： | 翟旭辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 汪少华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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