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驾驶员座椅悬架系统主动控制研究
| 论文题名： | 驾驶员座椅悬架系统主动控制研究 |
| 关键词： | 座椅悬架;隔振性能;最优控制;PID控制 |
| 摘要： | 驾驶员乘坐舒适性与车辆运行稳定型和安全性息息相关。客车司机由于长期承受低频高强度的振动,容易导致脊椎变型和胃病等职业疾病,严重损害司机的身心健康,大大降低了工作效率。此外,由于驾驶疲劳而引起的交通事故的比例也不容忽视。因此,有必要采取切实可行措施,改善车辆乘坐舒适性。 车辆行驶时,路面-汽车-人体构成了一个复杂的多自由度振动系统,汽车座椅作为路面振动传递到人体的最后一个环节,其减振性能对乘员的乘坐舒适性有重要影响。因此,研究结构简单高性能的座椅悬架是十分必要的,通过对座椅悬架进行最优化设计,隔离由于地面激励而引起的通过底盘和座椅传递到人体的振动,以达到最佳减振效果。 本文研究的主要内容如下: 首先,在广泛查阅文献和相关资料的基础上对车辆座椅悬架的研究现状进行了系统的阐述,简要介绍了主动控制技术的发展历程,空气弹簧的结构、种类、工作原理和力学特性分析。 其次,建立了随机路面输入模型,并分别建立了三自由度和五自由度车辆座椅悬架系统的动力学模型及数学模型。 再次,由于控制方法是整个主动空气悬架控制技术的核心,对主动空气座椅悬架的特性有着举足轻重的影响。所以本文根据驾驶员座椅悬架主动隔振系统的动态特性,分别利用最优控制策略设计了最优控制器和利用PID控制方法设计了相应的PID控制器,并运用MATLAB软件编程对这两种控制方法下的主动系统与被动系统进行了仿真计算与结果分析。 最后,为了检验模型的正确性和仿真结果的可靠性,设计和建造了振动实验平台,并进行了空气弹簧主动控制特性的实验研究。通过单频激振实验研究,比较空气弹簧在控制前和控制后的振动响应,验证控制效果。 仿真结果表明,加有主动控制器的主动空气座椅悬架系统与被动系统相比,其座椅质心的垂直振动加速度有明显降低。这说明本研究建立的系统动力学模型是正确的,空气悬架系统所加入的最优控制器和PID控制器是合理的。而试验结果与仿真结果的统一进一步说明本文所设计的最优控制器是可行的、科学的。采用主动控制策略可以保证座椅悬架系统取得较好的控制效果,有效改善驾驶员乘坐舒适性。 |
| 作者： | 郝雪玲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 潘公宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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