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。

气路闭环互联空气悬架车高控制与能耗特性试验

在互联空气悬架结构的基础上,提出一种与开环空气悬架系统不同的高低压罐气路闭环纵向互联空气悬架系统。针对车身高度调节过程中存在的"过充"、"过放"、超调现象明显等问题,构建适用于互联空气悬架的车身高度PID控制策略,同时引入车身姿态修正系数,控制车身高度调节过程中车身姿态的稳定。搭建试验台架,研究气路闭环空气悬架能耗特性,并对控制策略的实际控制效果加以验证。研究结果表明:相对于气路开环系统,气路闭环车身高度调节系统最多可节约33.13%的能量消耗,系统能耗特性优良。所设计的控制策略能快速准确地调节车身高度,改善车身高度调节过程中存在的不良现象,提高调节过程中车身姿态的稳定性。但相比非互联状态,互联空气悬架系统车身高度调节所需时间有所增加。

基于模型预测的四角互联空气悬架协同控制

针对四角互联空气悬架难以发挥其多可控结构优势的问题,制定了适用于四角互联空气悬架的协同控制方法;针对四角互联空气悬架3个可控机构间相互耦合的问题,设计了MPC(模型预测)协同控制器;从各可控机构对整车性能的影响始终归结于悬架力的角度出发,设置MPC协同控制器的控制目标和约束条件,求解出同时满足3个可控机构的最优目标悬架力。结果表明:MPC协同控制器不仅解决了3个可控机构的协同控制问题,而且保证了整车性能相比于传统非协同控制得到了很大提高。

稳定杆对互联空气悬架车辆侧倾特性的影响

为研究横向稳定杆对互联空气悬架车辆侧倾特性的影响,建立7自由度互联空气悬架整车模型,并通过试验验证模型准确性。仿真对比分析互联与非互联空气悬架车辆在未拆稳定杆、仅拆后稳定杆和拆除全部稳定杆3种不同情况下的侧倾角刚度特性。结果表明:非互联时稳定杆对整车侧倾角刚度贡献率占34%,而互联时达到96%,稳定杆在互联空气悬架车辆中发挥的抗侧倾作用比在非互联空气悬架中更为突出。研究结果为互联空气悬架设计时稳定杆的侧倾角刚度匹配提供了理论依据。

虚拟轨道列车空气互联平衡悬架的动力学性能研究

针对数字轨道电车前双轴悬架的超静定问题,提出了互联平衡悬架的解决方案。在建立空气弹簧的热力学模型和连接管路热力学模型的基础上,通过与动力学模型联合仿真,验证该优化方案的效果。互联空气悬架可以优化车辆的行驶平顺性,改善车辆动态轴荷分配。分析了互联管路直径对动力学性能的影响。结果表明:该方案改善了数字轨道电车端车的平顺性和载荷均衡性;当连接管路直径取10~20 mm、以车速20 km/h通过减速带的行驶工况下,互联空气平衡悬架的平顺性较原有结构提升了2%~6%,一、二轴的动载荷的峰值相比原有结构降低2%~16%;随着联通管路直径的增加,车辆行驶的平顺性有提高的趋势,一二轴动载荷的平衡效果也越明显;15 mm的管径能较好地平衡减速带和边坡点2种工况下的动力学性能。

横向互联空气悬架动侧倾角刚度特性

利用经试验验证的横向互联空气悬架整车模型,分析了互联管径与外界激励条件对横向互联空气悬架侧倾特性的影响.结果表明:相同振幅下,激励频率较低时,空气弹簧是提供悬架动侧倾角刚度的最主要元件之一,互联管径对悬架动侧倾角刚度影响显著;激励频率较高时,减振器对动侧倾角刚度的贡献度可达80%以上,而空气弹簧的贡献度不足10%,互联管径对悬架动侧倾角刚度影响不再明显.根据空气弹簧、减振器、横向稳定杆对悬架动侧倾角刚度的贡献度,提出了互联管径选定方法,可为悬架系统参数匹配提供新的理论依据.

横向互联空气悬架多智能体减振器系统博弈控制

为进一步改善横向互联空气悬架车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,基于多智能体理论和合作博弈Shapley值原理构建多智能体减振器控制系统;多智能体减振器控制系统由信息发布智能体、平顺性智能体、操稳性智能体和博弈协调智能体组成,其中信息发布智能体从环境中获取车辆状态信息,根据下层智能体的信息需求传递信息,平顺性智能体接收悬架动行程及其变化率信息,根据平顺性控制要求,输出自身的阻尼系数意图,操稳性智能体接收当前互联状态信息触发对应的推理模块,根据车身侧倾角信息求解需求的阻尼系数,其中推理模块是通过对遗传算法优化出的阻尼系数进行模糊神经网络自学习形成的,博弈协调智能体接收平顺性智能体与操稳性智能体的阻尼意图,根据自身的合作博弈规则,对阻尼意图进行修正,输出全局最优阻尼系数;在不同互联状态、不同激励条件下进行空气悬架静、动态特性试验研究,并将试验结果与仿真结果进行对比,验证仿真模型的准确性;在混合工况下,利用整车仿真模型验证多智能体减振器控制系统的可行性和有效性。研究结果表明:和传统减振器阻尼控制系统相比,多智能体减振器控制系统能有效地使簧载质量加速度均方根值降低14.95%,悬架动行程均方根值降低10.64%,车身侧倾角均方根值降低12.33%。提出的多智能体减振器控制系统改善了车辆行驶平顺性和乘坐舒适性,并且能够抑制车身的侧倾,提高整车的操纵稳定性。

互联式空气悬架动态特性试验研究

将传统空气悬架的空气弹簧通过管路互联，使空气弹簧间可以进行气体交换，构成互联式空气悬架。空气弹簧的互联改变了悬架的刚度，通过合理地控制可进一步提高空气悬架的性能。先分析互联式空气悬架的结构与工作机理，然后搭建其半实物模型及其动态特性测试系统。试验结果表明，空气悬架的“侧向互联”可降低簧上质量在中频段（5～9Hz）的垂向加速度、车身侧倾角与质心附近的侧倾角加速度；但使得该频段内的悬架动行程增加。当振幅较小时，互联式空气悬架对车辆性能各项指标的改善变弱。在分析试验结果的基础上，总结了互联式空气悬架在设计过程中需要遵循的规律，得到的相关结论将为互联式空气悬架的设计和应用提供理论参考。

基于交叉型双气室空气互联悬架的全地形车侧倾特性研究

设计了一种采用囊式空气弹簧的交叉型双气室空气互联悬架(PIS悬架),并应用于侧翻事故发生率极高的全地形车上.建立了交叉型双气室气体耦合AMEsim模型与全地形车整车动力学ADAMS/Car模型,通过将前者模型中的空气弹簧弹性力作为整车动力学模型的输入变量,将后者模型中的空气弹簧压缩伸张位移作为气体耦合模型的输入变量,建立了完整的机械-气体耦合多自由度动力学联合仿真模型.通过J型弯高速典型仿真实验对搭载PIS悬架、双气室非互联悬架(UN-PIS悬架)和普通螺旋弹簧悬架(HS悬架)的全地形车进行侧倾特性对比研究.研究结果显示,PIS悬架若关闭互联管路,则会形成UN-PIS非互联状态,使悬架刚度瞬间大幅上升,平顺性瞬间变差,而具有相同垂向刚度的PIS悬架与HS悬架,前者能够提供更多的侧倾角刚度.研究了气路系统中影响动态侧倾特性的相关因子,包括连接管路管长、管径、附加气室容积.研究表明,互联管路管长越小,越有利于提升全地形车侧倾特性,存在临界管径,管径小于或大于该值时,均会小幅度提升侧倾特性,附加气室容积越小,侧倾角刚度越大,为PIS悬架气路系统设计提供理论依据.