轮毂电机电动汽车空气悬架阻尼GA-LQR控制研究

针对轮毂电机驱动电动汽车因电机内部不平衡电磁力引起的负面振动加剧等问题,提出一种基于遗传算法的线性二次型调节器(GA-LQR)的空气悬架阻尼控制方法。建立包含轮毂电机和空气悬架系统的轮毂电机驱动电动汽车8自由度半车动力学模型,并进行实车试验验证模型;仿真分析路面激励和不平衡电磁力两者对电动汽车垂向振动的影响;根据最优控制理论提出LQR控制策略,并通过遗传算法对LQR控制中的加权矩阵Q和R进行全局搜索优化,构建了GA-LQR阻尼控制器。仿真结果表明:相较于被动悬架和LQR控制的空气悬架,基于GA-LQR控制的空气悬架对电动汽车各评价指标的改善效果明显,可有效抑制轮毂电机因偏心引起的不良振动,极大地提高车辆的乘坐舒适性。

LQG-IMC集成的空气悬架车身俯仰姿态控制策略研究

为了提高空气悬架车辆在非紧急工况下的整车性能和车身姿态,建立了刚度可调空气悬架车辆半车纵向行驶动力学模型,结合LQG控制与IMC控制的优缺点,设计了空气悬架LQG-IMC集成控制器,并引入粒子群算法来优化了IMC时间常数。应用MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,仿真了初始速度30m/s、B级路面和非紧急制动工况。结果表明,与被动悬架相比LQG-IMC集成控制空气悬架车辆的车身俯仰角、前悬架及后悬架的动挠度均方根分别改善了56.44%、53.33%和63.71%,且车身姿态得到进一步控制,为空气悬架控制器的开发奠定了理论基础。

车辆主动空气悬架控制系统开发与研究

以主动空气悬架为研究对象,建立1/4动力学模型。针对悬架系统非线性特性强、易受外界干扰等缺点,选用模糊滑模控制算法对主动悬架控制系统进行设计与开发。使用Simulink软件建立悬架控制系统模型,并设计控制系统硬件。通过硬件在环仿真验证所设计的控制算法的有效性,结果表明:所设计主动悬架控制系统相较于被动悬架在车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移性能上分别提高了24.52%、29.40%和9.72%,有效地提高车辆行驶的操纵稳定性,同时也改善整车乘坐的舒适性。

乘用车电控空气悬架高度控制策略

为了提高乘用车电控空气悬架在车身高度调节过程的控制精度,设计了基于粒子群的PID控制器。首先通过对空气悬架系统工作机理的分析,利用AMESim建立单轮空气悬架数学模型,针对车高调节过程中出现的“过充过放”问题,设计了基于粒子群的PID控制器,然后在AMESim-Simulink-Carsim联合仿真平台中建立了整车空气悬架模型对其控制效果进行验证。最后进行了实车测试。结果表明,所设计的基于粒子群的PID控制器在不同工况下的车身高度稳态误差均小于2 mm,且没有出现明显的高度反复调节或者控制超调现象。

基于模式切换的互联空气悬架性能研究

为进一步提高互联空气悬架性能,设计了一种互联模式切换策略,该策略首先建立互联空气悬架整车动力学模型;然后基于平顺性和操稳性性能指标函数设计综合评价指标,利用不同连通模式下综合指标的变化规律,设计互联模式切换控制策略;最后进行数值仿真,仿真结果表明,该控制策略可明显地改善互联空气悬架性能,提高乘车舒适性。

基于能耗预测的空气悬架高度控制技术

针对空气悬架系统高度调节过程中由于系统惯性易出现超调震荡,导致控制阀高频开关,进而引发能源浪费的问题,基于压缩气体有效能理论和能量守恒定律,提出了一种基于能耗预测与PI结合的悬架高度控制方法,以实现对空气悬架高度的快速精确控制。首先,基于空气弹簧数学模型和测试数据,结合AMEsim软件建立了四分之一空气悬架系统仿真模型,并通过试验验证了模型的准确性。其次,提出了空气悬架高度控制理想能耗计算方法,然后,设计了基于理想能耗的高度控制器,提出了一种新的先以储气罐气压后以空气悬架高度为控制目标的二阶段控制策略,最后通过四分之一空气悬架系统半实物仿真平台实验验证了该控制策略的有效性和优越性。

商用车电控空气悬架提升桥牵引辅助策略研究

为验证商用车的牵引辅助功能通过比例控制策略的原理及实现方式,本文以三桥商用车电控空气悬架系统为主要研究对象,利用拉格朗日方程建立整车行驶动力学的理论模型,此基础上搭建Simulink仿真模型,提出面向基于比例控制的提升桥控制策略。为分析实车应用可行性,分别在坡道工况和水平冰雪路面工况下,验证了该控制策略的牵引辅助效果,通过控制提升桥举升,有效转移驱动轴和提升桥载荷比,使车辆在符合承载要求前提下提高车辆驱动力,通过实验仿真验证该控制策略的有效性。

一种电控空气悬架ECU下线检测系统设计

针对传统电控空气悬架电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)下线检测过程中存在的人工检测精准度差、效率低等问题,开发了一款自动电控空气悬架ECU下线检测系统。分析了电控空气悬架ECU下线检测系统各项技术需求,设计了上位机+系统检测平台的系统架构;选择数据采集卡、CAN卡等部件搭建了下线检测系统检测平台;采用C#编程语言开发了上位机软件,软件采用UI界面层、业务逻辑层和数据层的三层架构,通过CAN总线通讯方式实现上位机、检测平台及待测ECU的双向通讯。测试结果表明,该下线检测系统可实现电控空气悬架ECU自动下线质量检测,并完成了测试数据的智能管理,满足电控空气悬架ECU的检测功能需求。

客车电控空气悬架系统侧跪控制策略研究

为实现两桥客车电控空气悬架系统侧跪控制,采用汽车动力学仿真软件TruckSim和逻辑控制软件Simulink&Stateflow开发客车侧跪控制策略。通过TruckSim搭建客车整车车体模型,Simulink构建的电控空气悬架模型,包括空气弹簧模型、储气罐模型、管路模型、电磁阀模型等,借助Simulink&Stateflow建立侧跪控制策略仿真模型,仿真实验结果表明,侧跪前后客车车身高度和气囊压力发生明显变化,车身侧倾角从0°增加至2°,乘客上下车更便利。

基于ANFIS的空气悬架执行器故障诊断研究

悬架作为汽车底盘不可或缺的一部分,一旦发生故障会对汽车甚至驾驶员产生恶劣影响。为了找到悬架发生故障的位置,短时间内减轻对车辆结构的进一步损伤,并保障驾驶员及乘客的安全,针对电控空气悬架执行器故障,提出了一种自适应模糊神经网络系统(ANFIS)的故障诊断与隔离方法。设计ANFIS观测器组,通过传感器的输出值为真实数据,ANFIS观测器判断发生故障的位置进行诊断。利用AMESim软件搭建电控空气悬架系统物理模型与Simulink搭建PID/PWM车身高度控制器模型、故障模型、随机路面模型与故障诊断模型,最后通过AMESim-Simulink联合仿真进行验证。仿真结果得出不同故障下输出值与其对应的诊断结果的预期输出值差异较小,整个悬架系统的平均诊断误差为0.048,准确率为95%,验证了此方法的有效性与准确性。

供气系统结构参数对空气悬架动态特性的影响

为了减少乘用车空气悬架在车身高度调节时的超调量和调节时间,利用AMESim软件搭建开环空气悬架供气系统模型来模拟车身的上升过程。以车身高度调节的超调量和调节时间为评价指标,设计L16(45)正交试验,研究储气罐气压、电磁阀阀芯直径、管路内径、减振器阻尼系数对空气悬架供气系统性能的影响规律。结果表明:各个结构参数对空气悬架供气系统不同评价指标的影响程度不同;减振器阻尼系数对车身高度调节的超调量影响最大;储气罐气压对车身高度调节的时间影响最大。研究结果为空气悬架供气系统结构参数的选择提供了参考价值。结构参数经过优化设计,使车身高度超调量降低了35.24%,车身高度调节时间缩短了38.51%,空气悬架供气系统性能得到了明显提升。

复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制

针对车辆空气悬架系统在复杂工况下车身高度与悬架阻尼难以协调的问题,提出一种复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制策略。考虑悬架系统非线性及外界干扰的影响,建立复合式空气悬架非线性动力学模型;设计多模式切换控制器以确定不同车身高度下的最优阻尼控制模式;采用未知输入观测器估计悬架系统状态量,并设计一种基于径向基神经网络的非奇异快速终端滑模控制器,控制直线电机输出对应模式下的电磁推力;最后,对多模式切换终端滑模控制策略下的悬架动态性能进行仿真与台架试验。仿真结果表明:该控制策略可有效协调车身高度与悬架阻尼,提高车辆在复杂工况下的平顺性和操稳性。试验结果表明:相比于被动悬架,系统的簧载质量加速度在时域和频域内分别降低了32.5%和33.7%,验证了该控制策略的有效性。

商用车空气悬架减振效果判定方法研究

商用车主要用于运输载荷较大的货物,空气悬架是提升商用车驾驶性能的重要部件,其减振效果明显强于板簧悬架。减振效果的好坏主要来源于驾驶员的主观感受,从客观角度如何去辨别,至今尚未给出明确的判定方法。本文基于空气悬架的结构特点,结合相关标准内容,通过自由落下试验模拟减振过程,计算其固有频率和阻尼比,辨别其减振效果的优劣。结果表明,该试验方法能有效判定空气悬架的减振效果,可为企业的研发设计提供一定的指导意义。

生物基高性能长寿命汽车空气悬架用空气弹簧和铰链中试产品顺利下线

日前,多位行业专家在淄博市沂源县参加了由淄博国创中心与北京化工大学共同主办的“生物基弹性体的制备与规模化应用”项目2023年度进展及其成果转化推介会,共同见证了国家重点研发计划的规模化应用成果——生物基高性能长寿命汽车空气悬架用空气弹簧和铰链中试产品(以下简称本产品)下线,这标志着该国家级创新成果在淄博市正式实现产业化。

2022年奔驰GLS450行驶中空气悬架报警

车型:2022年奔驰GLS450,配置256直列6缸缸内直喷发动机、722.5变速器。行驶里程:24250km。VIN:W1NFF5KE2N×××××××。故障现象:行驶中悬架报警,车辆不能升降。故障诊断:接车后验证故障现象,果不其然如客户所述,仪表中悬架报警,限速80km/h(如图1所示),悬架不能升起和下降。

矿用车辆空气悬架的设计及侧倾稳定性的分析

介绍了矿用车辆空气悬架的结构、设计要求,阐述了其选型依据,设计了控制系统,并以WC6R(B)防爆车的设计为例进行选型,为评估该车的抗倾翻能力,建立了倾翻力学模型,提出了使用倾翻因子评价矿用车辆在水平路面上转弯时的抗倾翻能力,经分析和工业性试验结果表明,该悬架系统具有重量轻、舒适、刚度可随载荷变化、抗侧倾能力强的优点。

配备二类底盘的厢式货车空气悬架设计研究

该文介绍空气悬架在配备二类底盘的厢式货车中的应用,阐述配备二类底盘的厢式货车空气悬架设计面临的问题,提出配备二类底盘的厢式货车空气悬架设计策略,包括空气悬架耐久性与可靠性提升措施、空气悬架控制策略与算法开发、空气悬架与底盘结构协同设计、空气悬架成本控制与经济性分析,以提升配备二类底盘的厢式货车空气悬架设计效果。

空气悬架混杂系统车身高度与可调阻尼分层控制

针对空气悬架车身高度调节控制过程中车身高度和阻尼器阻尼力难以进行协调控制的难题,提出一种基于混合逻辑动态(MLD)模型的空气悬架车身高度与可调阻尼分层控制策略。考虑空气悬架充放气过程中存在的混杂特性,应用MLD建模方法建立具有电磁阀和磁流变阻尼器的非线性空气悬架混杂系统模型,设计描述电磁阀开关状态的混杂自动机进行车高调节上层控制,基于混杂模型预测控制方法对磁流变阻尼器输入电流进行下层控制,进而通过改变电磁阀开关状态和磁流变阻尼器输入电流实现车身高度与可调阻尼分层控制。在随机路面激励工况下进行仿真验证,结果表明:所提控制方法在有效跟踪车身高度的同时,车身加速度相比于被动悬架和混杂模型预测控制分别降低了34.33%、34.34%,不仅能有效提高车辆乘坐舒适性,也能直接防止电磁阀频繁切换现象的发生,从而延长电磁阀的使用寿命。

某轻型商用车空气悬架系统仿真分析与优化

为解决某轻型商用车在脉冲路面工况行驶中振动过强问题,针对该商用车复合空气悬架系统开展动力学特性仿真分析与优化研究。首先基于空气弹簧准静态拉伸-压缩试验建立了不同气压下的刚度特性模型,进而通过整车多体动力学仿真研究了该车辆在随机和脉冲输入下的振动特性。其次,利用Isight、Matlab和Adams/Car建立了整车平顺性联合仿真分析模型,通过试验设计法对复合空气悬架系统参数进行灵敏度分析,确定了对整车平顺性能影响较大的参数。最后以影响较大的参数为设计变量,基于构建的联合仿真平台和NSGA-Ⅱ优化算法进行了整车随机和脉冲输入下的平顺性优化。优化后的平顺性仿真分析结果表明,在随机输入下,驾驶员处的加权加速度均方根值降低了13.6%、乘员处降低了25.6%,在脉冲输入下,驾驶员处最大垂向加速度降低了15.9%、乘员处降低了29.4%,整车平顺性显著提升。

基于粒子群优化的空气悬架自适应反推控制策略

为增强半主动空气悬架在非紧急制动下的行驶平顺性以及悬架系统的稳定性,考虑被控空气悬架的参数不确定性与安全约束,提出基于粒子群优化的空气悬架自适应反推控制策略。首先,基于Lyapunov理论推导出空气悬架的虚拟控制律和自适应控制律;其次,基于MATLAB/Simulink搭建半车悬架动力学模型;同时,使用粒子群算法对控制策略的参数进行优化;最后对被动悬架与所提控制策略的空气悬架分别在随机路面和颠簸路面上进行仿真验证。仿真结果表明,在非零初始值下,基于QLF方法的控制器比基于BLF方法的控制器具有更小的增益值,更快的收敛速度,车身垂直加速度均方根改善了98.31%,车身俯仰角加速度均方根改善了97.82%,从而验证QLF控制器的有效性。