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半主动悬架的振动特性和减振控制研究
| 论文题名： | 半主动悬架的振动特性和减振控制研究 |
| 关键词： | 半主动悬架;振动特性;减振控制;汽车行驶;汽车安全性;汽车舒适性;阻尼力;数值仿真 |
| 摘要： | 舒适性和安全性是评价汽车行驶的两个主要指标，而悬架系统是决定汽车安全性和舒适性的重要因素之一。汽车半主动悬架是一非线性系统，为了实现对阻尼力的实时控制，可以安装磁流变阻尼器。磁流变阻尼器有功耗低、响应快、可控性强等优点，采用后汽车减振效果明显，因此，研究基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架的振动特性有重要的意义。 本文首先对磁流变阻尼器的参数化建模和非参数化建模进行对比分析，指出了两种模型各自的优势，进而深入研究总结精确实用的数学模型，以利于减振器的设计。然后对Sigmoid模型进行了数值分析，从而揭示了各个参数对模型阻尼力的影响，证明了通过合理有效的选择参数可以设计出符合工程实际应用的磁流变阻尼器。 接着对建立的两自由度非线性方程进行数值计算和理论分析，求得车身及轮胎的振动频率。在路面位移激励的影响下，分析了车身的稳定性及不同频率的路面激励对车轮车身振动的影响，画出了幅频曲线和相图。用MATLAB软件对汽车振动模型进行数值仿真分析，求得车身振动的动载荷及其变形，对比解析解和数值解，论证了非线性平均法的可行性。各种非线性因素的影响，使常规的控制策略具有一定的局限性，在复杂的汽车悬架半主动系统中更为明显。为了更好的逼近实际系统，获得更佳的控制效果，需寻求更有效的控制策略。 随后介绍了路面随机激励的基础知识，仿真得出了随机路面图；然后分别采用模糊控制策略和神经网络控制策略对该半主动悬架系统进行控制，仿真结果表明，采用智能控制后悬架的加速度、轮胎的动载荷和悬架的动挠度均大幅降低，从而提高了汽车的乘坐舒适性、行驶的安全性和稳定性。证明可调的磁流变阻尼器在现代汽车控制工程中是可行的，有很好的应用价值和广阔的前景。 最后根据奇异性理论，对半主动悬架系统的分岔方程进行了分岔行为的分析讨论，得到多种转迁集和分岔图，体现了该类系统丰富的动力学特性。并在二维参数投影平面上对各类保持性分岔图作了初步分析，对比结果表明该方法是正确有效的。从而在理论上进一步解释了路面激励下悬架共振的机理。 通过本文的研究，可以看到采用新型的磁流变阻尼器，运用行之有效的智能控制策略，能很好的提高汽车悬架的性能特性，进而可改善乘车时的各项性能指标，使现代汽车更加完美。 |
| 作者： | 许恒波 |
| 专业： | 一般力学 |
| 导师： | 贾启芬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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