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汽车磁流变半主动座椅悬架动力学仿真及控制系统研究
| 论文题名： | 汽车磁流变半主动座椅悬架动力学仿真及控制系统研究 |
| 关键词： | 汽车半主动座椅悬架;磁流变阻尼器;动力学模型;控制策略 |
| 摘要： | 随着我国汽车保有量的快速增长以及汽车制造水平的提升，车辆的乘坐舒适性逐渐成为消费者的重要考虑指标，汽车厂商也加大了在这一方面的研发投入。商用车的工作环境较乘用车来说更为恶劣，其职业驾驶员产生腰痛疾病的可能性通常是正常人群的二到四倍。驾驶员的身体通过座椅连接到车辆，并且所有的振动都通过座椅传递到驾驶员的身体。汽车座椅必须隔离传递给驾驶员的车辆振动和冲击，为各种体型的驾驶员提供较长时间的良好的乘坐体验。相比于被动悬架，基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架能够适应汽车的不同工况，有效控制传递到人体的振动。本文以磁流变半主动座椅悬架系统为研究对象，依托于校企合作项目（编号：3R119D592415），进行系统的动力学仿真以及实验研究，主要包括以下几个方面： 一、建立商用车半车模型，并分别在正弦激励、脉冲激励、随机激励三种不同激励下，模拟其响应，并将该响应作为座椅总成的外部输入。建立座椅动力学模型，通过分析其传递函数的频率特性，了解座椅悬架刚度、悬架阻尼的大小对于悬架振动的不同频段的影响。 二、建立磁流变阻尼器动力学模型。通过对磁流变阻尼器进行台架实验，了解其动力学特性。研究磁流变阻尼器Bingham模型、双曲正切模型、ANFIS模型三种动力学模型的特点，利用台架实验采集的数据，进行阻尼器模型的参数辨识。针对参数辨识，采用了遗传算法与模式搜索算法相结合的方法，在提高辨识速度的同时获得最优解，也提高了辨识结果的重复性。对双曲正切模型的参数进行扩展，建立各参数与输入电流及激励速度幅值的关系。通过将模型预测数据与实验数据进行对比，验证所建立阻尼器模型在描述阻尼器的动力学特性时的准确性。同时，建立了ANFIS逆模型，将其与双曲正切模型在建模的难易度及预测的准确性上进行了对比分析。 三、半主动座椅悬架控制策略研究。通过分析天棚控制、ADD控制、SH-ADD混合控制三种不同控制策略的频率特性，了解其适合的工况。分别在扫频激励、脉冲激励、随机激励三种不同路面输入下对控制策略进行仿真，对比分析了各种控制策略的减振效果。 四、磁流变半主动座椅悬架系统实验研究。设计开发了座椅悬架控制器、电流驱动电路等，并搭建了实验平台，进行了座椅台架实验。在液压激振台的安全范围内，对座椅悬架系统输入了扫频激励及单点正弦激励，对比了天棚控制与被动悬架的振动控制效果。通过此次实验，验证了半主动座椅悬架控制的可行性，所搭建的实验平台也为半主动座椅悬架控制系统的研发提供了一种有效的验证工具。 |
| 作者： | 林彬斌 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 史文库 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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