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基于遗传算法的带附加气室空气悬架参数优化与控制研究
| 论文题名： | 基于遗传算法的带附加气室空气悬架参数优化与控制研究 |
| 关键词： | 空气悬架;附加气室;多目标优化;遗传算法;半主动控制 |
| 摘要： | 车辆悬架系统的优劣直接决定着车辆的平顺性能、操纵稳定性能及路面友好性能。空气悬架系统具有非线性刚度、低自振频率以及可缓和道路冲击等优越特性，故不仅能有效提高车辆的行驶平顺性与操纵稳定性，还可改善车辆的路面友好性能，降低车辆对路面的破坏，目前在车辆上得到广泛的应用。 本文以带附加气室的空气悬架系统为研究对象，对其进行数学建模、参数多目标优化设计及半主动控制研究，主要内容围绕以下几点展开: 1.结合流体力学与工程热力学理论，建立带附加气室空气弹簧系统的数学模型。运用空气动力学理论，建立连接管路的动态分布模型，并推导连接管路首端与末端关于质量流量的关系表达式，以体现连接管路的流量损失及时滞效应;运用开口变质量绝热系统热力学理论，建立空气弹簧与附加气室的数学模型;依靠质量流量关系连接空气弹簧、连接管路及附加气室模型，建立空气弹簧—连接管路—附加气室系统数学模型。研究激振频率与振幅、初始气压、连接管路内径以及附加气室容积等因素对带附加气室空气弹簧系统动刚度的影响机理。 2.搭建带附加气室空气悬架1/4车辆试验台架。为获知带附加气室空气悬架的动态特性，构建了带附加气室空气悬架1/4车辆试验台架系统;以路面等级、行驶车速及附加气室容积为参变量进行悬架系统特性试验，获取车身加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷关于试验变量的特性曲线，并对所建的带附加气室空气悬架模型进行验证。 3.悬架刚度（附加气室容积）与阻尼的多目标优化设计。考虑到车辆行驶平顺性、操纵稳定性及轮胎接地性之间的矛盾，以此三者性能的评价指标为目标函数，以附加气室容积与减振器阻尼为设计变量，建立带附加气室空气悬架系统的多目标优化模型;采用线性加权法将多目标优化问题转化为单目标优化问题，并利用α-方法确定各项子目标函数的加权系数;在MATLAB环境下编制遗传算法优化程序，对不同工况下的附加气室容积与减振器阻尼进行寻优。 4.设计带附加气室空气悬架的半主动控制系统。以决策控制为控制策略，根据带附加气室空气悬架系统的多目标优化结果，编制决策控制规则表，以车辆载荷、路面等级及行驶车速为控制输入量，设计带附加气室空气悬架的半主动控制系统，并在混合路面对其有效性进行验证，仿真结果表明，决策控制能有效降低簧载质量加速度与悬架动行程。 |
| 作者： | 黄定师 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 江洪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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