气体介质馈能主动悬架滑模控制研究

以高压气体为俘能和传力介质,针对卡车设计一种新的馈能主动双作用悬架系统。该悬架系统传动机构选用螺母安装方式为偏心式的滚珠丝杠机构,气缸作为作动器。首先,以伯努利方程为基础,得到气缸等效弹簧刚度和阻尼力表征的统一方程,建立悬架数学模型并进行了动力学仿真分析;其次,采用滑模控制算法,进行了主动悬架滑模控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中进行建模仿真,将主动悬架和被动悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移3个指标作了比较分析;仿真结果表明:在相同的路面输入下,气体介质馈能主动悬架对改善汽车行驶平顺性和提高乘坐舒适性有较好的效果。

基于轮胎力的ABS与SAS的集成控制研究

为提高车辆的制动性与平顺性,采用一种基于轮胎力的防抱死制动系统(Antilock Brake System,ABS)与半主动悬架(Semi-Active Suspension,SAS)集成控制,该集成控制包括采用比例-微分-积分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制的ABS模块与采用模糊控制的SAS模块,两个模块分别以轮胎的纵向力和垂向力为控制目标,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)实现对轮胎力的最优分配。Car Sim软件与Simulink软件的联合仿真结果显示,采用该集成控制方法可以缩短汽车制动距离,并改善车辆的车身加速度和俯仰角等平顺性指标。

馈能悬架并联机构静力学分析

为了解决馈能悬架传统机构效率低下、结构复杂等问题,提出一种新型的少自由度并联机构馈能悬架。该悬架系统可以将车身的垂向运动通过执行平台传递到动基座,然后转化为可以带动馈能电动机回收能量的旋转运动。首先,建立二自由度1/4汽车馈能悬架模型,对并联机构进行位置分析,利用坐标变换法,得到其位置逆解。然后,通过拆杆法对并联机构的各个杆件进行静力学分析,得到其静力学平衡方程组;通过求解该方程,得出了该机构各个杆件的全部约束力和力矩。运用SolidWorks软件进行建模,并导入有限元软件平台中进行结构静力学仿真分析。仿真结果表明,该并联机构符合设计要求,验证了所建模型的有效性,为该机构运用到悬架系统中提供了参考。

基于AHP-GA的整车主动悬架LQG控制器设计

为提高驾驶员的乘坐舒适性,建立了考虑座椅振动的8自由度整车动力学模型,基于最优控制理论,设计了以主动悬架性能指标为目标函数的LQG控制器。利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)定性分析与遗传算法(Genetic Algorithm,GA)全局优化的特点,结合这2种算法确定各性能指标的加权系数,在Matlab/Simulink软件中建立主、被动悬架模型并进行仿真分析。结果表明,与被动悬架相比,采用2种算法相结合得到的主动悬架提高了整车性能,尤其是驾驶员的乘坐舒适性;与采用单一层次分析法相比,2种算法的结合进一步改善了整车主动悬架的性能,同时验证了层次分析法中参数选定的合理性。

馈能悬架BP神经网络PID控制研究

为使主动悬架能回收振动能量,建立了二自由度电磁式馈能悬架系统模型,设计了基于BP神经网络算法的PID控制器,对电路执行PI控制,以调节主动控制力的实际输出,以悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移作为车辆动力学性能的评价指标,以自供能效率、馈能效率分别作为悬架能量利用与回收的评价指标,利用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析。结果表明,通过PI控制电路输出的主动控制力的实际值与理想值基本一致;基于BP神经网络PID控制的馈能悬架在不同输入条件下均能有效改善车辆性能;并且该系统能回收部分悬架振动能量,其中自供能效率稳定在约55%,馈能效率稳定在约16%。