半车模型主动悬架的遗传算法优化PID控制策略

为满足不同车辆和路况的需求,悬架系统的控制技术随着汽车工业的发展不断创新和改进。选取车身垂直振动加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度和轮胎动位移这四个指标构建了遗传算法的适应度函数,设计了一种基于遗传算法优化的主动悬架PID控制器,然后在Matlab/Simulink仿真软件平台上构建了悬架动力学模型和路面模型,通过对比被动悬架分析了遗传算法优化PID控制器的控制效果。仿真结果表明,在连续过减速带路面下各悬架性能均方根的平均优化率达到5%以上,而在随机路面下各悬架性能均方根的平均优化率达到20%以上。

运动车辆横向振动半车模型分析

通过半车模型,数值研究平滑路面上运动车辆车体的前两阶横向振动频率.将车体模型化为两端自由的Euler-Bernoulli梁,半车模型的车轮模型化为两个弹性不等的弹簧.建立半车模型的数学模型描述车体的横向振动.以两端自由的静态梁的模态为试函数和权函数,通过高阶Galerkin截断计算车体横向振动的频率,并研究车辆运行速度、车体刚度、弹簧刚度等参数对车体振动频率的影响.

主动悬挂履带车辆半车模型最优控制研究

应用系统动力学理论,建立了一个履带车辆半车模型,并根据线性二次型最优控制理论设计主动悬架控制器.通过仿真和模拟的结果,验证了该模型的合理性和控制算法的有效性.最后,分析了线性最优控制方法在履带车辆上应用的优势和不足.

应用新型蓄能悬架半车模型的动态性能仿真

为解决车辆主动、半主动悬架能耗较大的问题,进一步探索应用惯容器的蓄能悬架隔振性能优势,提出了一种由2个弹簧元件(主弹簧、副弹簧)、1个阻尼元件和1个惯容器组成新型蓄能悬架结构。建立了应用新型蓄能悬架的半车动力学模型,为有效避免遗传算法容易未成熟收敛的缺陷,采用多种群遗传算法(MPGA)对该新型蓄能悬架参数进行优化求解。时域仿真结果表明,应用新型蓄能悬架的车身垂向加速度均方根值降幅最多可达11.2%,车身俯仰角加速度均方根值降幅最多可达13.2%,悬架动行程均方根值及轮胎动载荷均方根值也均略有降低。新型蓄能悬架结构简单,无需外部能量输入即可使汽车乘坐舒适性及操纵稳定性得到明显改善。

三角级数法构建路面下的半车模型时频分析

研究汽车模型时,侧向加速度不超过0.4g,认为汽车是线性系统,可在频域下对系统进行仿真,当考虑到弹簧和阻尼等元件的非线性时,此时需在时域下的不平度进行仿真。路面激励时域模型的建立方法很多,其中三角级数法可通过一系列离散的正弦波叠加出任意路面。基于此点,本文利用三角级数法模拟路面激励,通过傅里叶变换得到空间频域路面并与在标准频域路面进行对比,验证出由三角级数构建的路面可靠性好,精度高,并以构建路面为激励,通过牛顿法构建半车模型,利用Newmark显式积分求解出半车的时域响应。

汽车半主动座椅悬架主要参数优化研究

半主动座椅悬架能有效改善驾驶平顺性,减少人体垂向振动,提升车内驾乘人员的乘坐体验.其中,半主动悬架的初始性能参数对悬架性能起到决定性作用.为此,本文针对半主动座椅悬架的初始性能参数(弹簧刚度和阻尼系数)的优化问题展开研究,在使用了随机路面模型、六自由度半车模型的基础上,以优化前后座椅垂向加速度之比作为适应度函数,利用遗传算法对半主动座椅悬架的刚度及阻尼系数进行优化.最后,利用MATLAB软件对优化结果进行仿真分析.结果表明,经算法优化后,座椅垂向加速度的均方根减少了16.4%,最大值下降了11.3%;座椅相对位移的均方根减少了36%,最大值下降了39.2%.

基于半车动力学模型的汽车被动悬架特性研究

基于系统动力学理论建立了含被动悬架的汽车半车动力学模型。在MATLAB/Simulink中,集成以白噪声—积分器产生的地面输入,及前、后悬架非簧载质量模型和车体运动模型,最终实现被动悬架特性仿真的软件编程,为悬架参数的设计和优化提供了技术基础。

运动车辆梁模型的横向振动频率及模态

将运动车辆的车身模型化为Euler-Bernoulli梁,车轮模型化为梁两端边界处的弹性不等的弹簧,形成半车模型.通过复模态分析法研究平滑路面上移动车体的横向振动特性,给出车体横向振动的频率方程以及模态的表达式,通过数值方法求解系统固有频率以及模态函数.并通过数值算例研究车辆运行速度、车体刚度、轮胎弹性系数对车体横向振动的前两阶固有频率以及相应模态的影响.

基于Simulink的半车四自由度悬架仿真

为研究车辆悬架刚度、阻尼之间的匹配和优化问题,利用Simulink仿真软件建立半车四自由度时域仿真模型,对其以B级随机路面谱为激励的加速度的响应特性进行了仿真,以车身竖直加速度、车身俯仰角加速度、前后悬架动挠度、前后轮动载荷为评价标准,评判车辆行驶平顺性和安全性,最后得到各评价指标随车速变化的数据,依据车辆底盘结构提出合理建议,为车辆底盘系统匹配优化提供重要参考价值。

橡胶衬套对汽车悬架系统NVH性能影响研究

文章研究了悬架系统在不同路面激励下的NVH性能,将工况分为路面随机激励和脉冲激励2类,根据路面形状,脉冲激励又分为三角形凸块和正弦形凹坑脉冲激励(考虑刹车作用)2种。橡胶衬套刚度对悬架NVH性能有很大的影响,采用有限元软件分析其特性。参考有关资料选定对悬架NVH性能影响较敏感的衬套,建立了考虑其影响的半车模型,对比不同模型的仿真结果可以看出,衬套有效改善了悬架的NVH性能。将模型仿真结果与道路模拟机测试结果进行对比,验证了仿真模型的准确性。

基于不同载重与车速的简支梁桥动力响应

采用振型分解法求解车桥耦合振动方程,分析简支梁桥在不同载重和车速作用下的动力响应.车辆采用1/2车模型,简支梁桥采用欧拉梁,建立车桥耦合振动方程,运用Ansys软件,得出简支梁桥跨中挠度变化曲线.结果表明,车辆载重的增加导致桥梁跨中挠度增加,车辆标准载重及车辆超载100%时跨中挠度分别为0.028,0.049m.随着车辆速度增加,简支梁桥跨中挠度在车速60km/h时达到峰值,此时桥梁与车辆产生共振.

新型车辆机电悬架的正实优化与性能分析

含有惯容器、弹簧和阻尼器三类机械网络元件组成车辆悬架系统由于元件众多,难以实现工程应用。针对上述问题,基于机电相似性理论,提出一种车辆机电悬架的参数优化设计方法,在综合考虑汽车行驶过程中垂向运动和俯仰运动的四自由度车辆机电悬架半车动力学模型基础上,探索应用机电惯容器的新型车辆机电悬架对汽车动态性能的提升效果。对于车辆悬架的多参数多约束优化问题,在考虑传递函数正实性和悬架动态性能约束的条件下,采用改进的粒子群算法对三种不同模式的车辆机电悬架的主要参数进行优化求解,并利用机电惯容器与外端电网络进行网络综合被动实现。数值仿真结果表明:在单目标优化条件下,新型车辆机电悬架的车身加速度均方根值和俯仰角加速度均方根值分别降低了26.5%和18.3%,在同时考虑双目标优化条件下可降低15.5%和11.4%,所提出的车辆机电悬架的动态隔振性能比传统被动悬架有了显著的提高,为悬架设计方法提供了新思路。

面向沟渠路面的汽车主动悬架模糊PID控制研究

自动驾驶智能汽车逐渐普及,其在通过城市路面的沟渠、井盖和减速带等特殊路面时,制动与减速时的稳定性与乘坐舒适性较差,为改善这一状况,对悬架的设计提出了更高的要求。为了提高自动驾驶智能汽车制动与减速时的稳定性,通过融合比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)与模糊算法,设计了针对这些特殊路面的主动悬架模糊PID控制器,在Matlab/Simulink软件中搭建了半车主动悬架仿真模型,通过惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)实车测量了沟渠路面的路面激励信息,并完成仿真试验。结果表明,当自动驾驶智能汽车在C级路面和沟渠路面行驶时,设计的主动悬架模糊PID控制器较单一算法的控制器更有效地降低了车身垂向加速度、车身俯仰角加速度、车轮动载荷和悬架动行程,改善了悬架性能。

基于Trucksim和Matlab的车辆侧倾联合仿真与分析

针对轻型客车的侧倾稳定性问题提出了采用Trucksim与Matlab/Smulink联合仿真的方法。通过Trucksim得到双移线侧倾工况下的侧向加速度曲线,采用拟合算法得到加速度数据并转化为侧向力作为Simulink模型的输入,进一步基于该输入建立半车四自由度侧倾仿真模型。通过仿真及对悬架相关性能进行分析可知,该联合仿真方法准确有效,该型客车的侧倾角变化在稳定范围之内且悬架性能符合要求,论文模型及方法为进一步优化车辆悬架结构和性能提供了参考。

基于MATLAB的半主动悬架可变刚度座椅的研究

为进一步改善汽车的乘坐平顺性,利用MATLAB建立了1/2车动力学微分方程;以半主动悬架天棚阻尼控制为基础,设计一种可以改变刚度的座椅系统;以线性滤波得到的B级路面为输入进行仿真分析,对比了3种情况下的汽车平顺性。结果表明:相比于被动悬架,天棚阻尼控制有效改善了汽车的平顺性,同时附加变刚度座椅的半主动天棚阻尼控制悬架能进一步提高乘坐舒适性。

高速车辆轮轨碰撞及其非线性动力学分析

高速车辆存在大量非线性因素以及由此带来的复杂动力学行为。基于Shen-Hedrick-Elkins理论计算了轮轨蠕滑力,建立了十自由度半车数学模型。使用多刚体理论模拟轮轨碰撞并获得了跳轨的横向临界速度,在0～180m/s速度范围内绘制了轮对运动分岔图。结果显示,高速车辆在超蛇行临界速度之后存在着对称和非对称的周期运动以及混沌运动。与其他模型相比,半车模型更适合于高速车辆动力学行为研究。

基于AMESim的矿用汽车行驶动力学仿真研究

将AMESim仿真软件应用于矿用汽车行驶动力学仿真研究,利用AMESim软件的平面机构库建立了行驶系统的四自由度动态仿真模型,对该系统在台阶路面上的动力学响应进行了动态仿真,研究了轴距中心处及车身俯仰角的动态变化情况,为矿用汽车悬架系统的设计提供了依据。

时域硬约束下的汽车主动悬架H_2/H_∞控制策略研究

为了能够更好的改善汽车悬架的乘坐舒适性,采用了主动悬架H_2/H_∞状态反馈控制策略。在充分考虑悬架系统时域硬约束的前提下,采用H_∞性能指标小于γ最小化H_2性能指标的设计目标,从而避免选择加权系数。以四自由度半车模型为例,把影响车辆行驶平顺性的车身垂直加速度和俯仰角加速度作为H_2性能指标进行优化。并通过时域和频域的仿真分析,验证该策略的有效性。

基于整车平顺性的重载油气弹簧优化设计

从矿用车平顺性角度研究油气弹簧结构的设计和优化。建立参数化油气弹簧的非线性数学模型,将其引入至整车多体动力学模型,并分析该车在随机路面上的平顺性。根据平顺性的要求与该车簧载质量大的特点,选择簧载质量质心垂直振动加速度作为目标函数。针对该非线性整车悬架优化问题,采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法优化油气弹簧参数,提高整车平顺性。并用相同的方法优化简化半车振动模型,且将半车模型优化参数代入至整车模型进行对比分析。结果表明基于整车模型的悬架优化能获得更低的垂向加速度。

基于车桥耦合振动信号和扩展卡尔曼滤波的桥梁结构损伤识别

利用移动车辆下的车桥耦合振动信号,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的桥梁结构损伤识别方法。以常见的简支梁桥为研究对象,将移动车辆简化为半车模型;当车辆以一定速度行驶时,桥梁的强迫振动响应作为扩展卡尔曼滤波算法的观测值,通过扩展卡尔曼滤波算法的时间更新和观测更新过程,实现了桥梁结构损伤参数的递推修正。为改善结构损伤识别反问题的不适定性,还利用伪测量方法把l1范数正则化过程引入到扩展卡尔曼滤波算法中,在提高了识别精度的同时,有效抑制了损伤的误判。梁桥结构的数值算例分析表明,对于不同的损伤工况、车辆模型参数和行驶速度,本文方法均能准确识别结构损伤的位置与程度,体现出良好的抑制噪声能力。