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特种车辆主动油气悬架设计与控制方法研究
| 论文题名： | 特种车辆主动油气悬架设计与控制方法研究 |
| 关键词： | 油气悬架;机械设计;参数优化;PSO-GWO算法;主动控制;平顺性 |
| 摘要： | 悬架是车辆重要的连接装置，车辆的行驶平顺性与稳定性都与悬架有着密不可分的关系。油气悬架作为悬架中不可或缺的分支，因其良好的减振性能被广泛应用到各类特种车辆中，根据油气悬架的控制方式与是否外接动力元件可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架，随着现代控制理论的发展，主动油气悬架必然会得到更多的关注与应用。 论文首先介绍了油气悬架的分类与特点，重点阐述了主动悬架的研究现状及其常见的控制技术。为能够更全面的分析油气悬架系统对车身姿态的影响，建立了三轴车辆整车九自由度动力学模型。而路面激励作为引起车辆振动最主要的因素，考虑到各车桥间存在干涉，建立车轮间具有相关性的路面状态方程并在Simulink中仿真，得到分级路面的不平度信号，之后给出车辆平顺性的定义与悬架性能的评价指标。 其次对油气弹簧液压缸与蓄能器的关键参数进行设计，利用AMESim软件确定节流孔直径的取值范围，根据油气弹簧的数学模型与动力学模型搭建整车油气悬架系统的Simulink仿真模型。针对单气室油气悬架，提出一种改进的PSO-GWO混合算法，以提高车辆平顺性与稳定性为目标进行系统参数优化，并与经典PSO算法优化后的结果进行比较，结果显示：两种优化算法均能改善车辆的平顺性与稳定性，但改进混合算法的优化结果明显更优于PSO算法。之后建立包括电液伺服作动器模型的主动油气悬架模型，选用LQG控制器计算出悬架系统需要主动输出的力，将结果输入到基于PSO-GWO算法进行参数整定的PID控制器中，使电液伺服作动器的实际输出力能够更接近目标作动力。建立主动油气悬架的仿真模型，仿真结果表明了主动控制策略的可行性。 最后搭建试验台，对主被动油气悬架的性能进行了测试，在被动悬架具有良好性能的基础上，得出主动油气悬架能够更加有效地抑制振动，降低垂向加速度，提高车辆平顺性的结论，验证了主动油气悬架控制策略的有效性。 |
| 作者： | 周旸 |
| 专业： | 机械工程;机械电子工程 |
| 导师： | 李阁强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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