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原文传递基于道路友好性的公路重型货车悬架系统多领域协同优化与控制研究

论文题名：	基于道路友好性的公路重型货车悬架系统多领域协同优化与控制研究
关键词：	道路友好性;公路重型货车;悬架系统;协同优化
摘要：	随着公路交通的迅猛发展和重型货车的普及，我国高等级公路的养护、维修费用逐年增加，基于道路友好性的公路重型货车悬架系统优化成为车辆设计、运用和道路运管部门共同关注的焦点问题。本文以公路重型货车的悬架系统为研究对象，分别运用传统的数值分析方法、虚拟样机技术对车辆的道路友好性、平顺性进行联合优化；在分析虚拟样机模型优越性并对其进行校验的同时，基于正交试验选择使车辆综合行驶性能（道路友好性、平顺性）最优的悬架半主动、主动改进天棚控制参数，并采用层状弹性体系理论和有限元技术分析、比较了动载荷优化前后半刚性沥青路面的响应和疲劳破坏寿命。论文所提出的车辆悬架系统的道路友好性、平顺性优化的研究方法和建议，在规范和指导车辆的设计和使用、促进车辆--道路联合设计、减少道路破坏损失和维修费用、提高公路运输效率方面具有重要的实际意义。　　论文基于数值分析方法，分别建立二自由度四分之一、十自由度整车及路面激励的数学模型，进而将MATLAB程序与Simulink结合，进行相应的动力学建模。在分析仿真结果的正确性并初步改善十自由度整车模型的道路友好性、平顺性后，深入探讨了低自由度车辆模型的优点和局限。该方法为高精度车辆虚拟样机动力学分析提供了可靠的理论依据。　　在多体系统动力学理论基础上，考虑悬架系统的柔性体特性，构建了多自由度的多轴重型货车虚拟样机模型；并采用线性滤波法，通过MATLAB/Simulink和ADAMS/Car中Road Builder模块的耦合，建立了有效反应道路不平度特征的三维路面模型。基于虚拟样机的车--路系统建模方法能较为全面地反映车辆的几何特征和质量参数，对于车辆行驶性能的优化研究具有普适性。　　在探讨虚拟样机模型校验准则的基础上，分析平顺性相关实验研究的测试条件，制订出虚拟样机模型校验的具体方法；采用与实车实验相同的边界条件作为输入数据，验证了车辆--路而系统虚拟样机动力学模型的精确性，为多轴重型货车的道路友好性、平顺性优化奠定基础。　　分析悬架系统各控制策略的优缺点，选择了适用于多轴重型货车悬架系统的改进天棚控制策略；基于ADAMS/MATLAB联合仿真对四轴重型货车虚拟样机转向轴、驱动轴悬架系统进行半主动、主动改进天棚控制；基于正交试验对仿真结果进行分析，选择出使车辆道路友好性、平顺性综合最优的控制参数。该控制策略可有效改善多轴重型货车的道路友好性、平顺性，且对于路面等级的变化具有良好的鲁棒性。　　依据半刚性基层沥青路面的粘弹性特点，在综合考虑轮胎随机载荷动态性、移动性的基础上，对钢板悬架货车、半主动改进天棚控制货车轮胎载荷作用下半刚性沥青路面有限元模型的动态响应进行分析，进而对两种轮胎载荷作用下道路的疲劳破坏寿命进行预测和比较，验证了改进天棚控制策略的有效性。全文涵盖车辆优化设计、道路损伤、现代控制等多个领域，并通过将虚拟样机技术、数字模型实验校验、MATLAB控制和有限元分析有机结合，形成了一套完整、系统的重型货车悬架系统优化数字仿真研究方法。
作者：	陈一锴
专业：	载运工具运用工程
导师：	李旭宏
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文