基于Simscape的理想地棚阻尼被动实现方法研究

利用质量元件与惯容器之间的振动状态转换现象,提出理想地棚阻尼的被动实现方法,设计了被动地棚阻尼悬架,建立惯容器Simscape模型,采用物理拓扑网络方式构建整车Simscape模型,通过比较传统被动悬架、理想与被动地棚阻尼悬架系统性能,检验理想地棚阻尼被动实现方法的正确性与有效性。结果表明,被动地棚阻尼悬架系统能够抑制车轮共振,使轮胎动载荷均方根值减小30%以上,大幅提高了车辆的行驶安全性,与理想地棚阻尼悬架性能基本一致。

被动地棚阻尼悬架系统设计及特性分析

为了被动实现理想地棚阻尼,基于惯容器提出一种被动地棚阻尼悬架设计方法,建立悬架系统的半车模型,对比分析了传统被动悬架、理想与被动地棚阻尼悬架系统频响特性。结果表明,与传统被动悬架相比,被动地棚阻尼悬架能够减小质心垂直加速度、车身俯仰加速度、悬架动行程和轮胎动载荷增益高频共振峰值60%以上,有效抑制了车轮共振,大幅提高了轮胎的接地性能,改善了车辆的行驶安全性,实现了理想地棚阻尼悬架的主要功能。

柴油机激励下的机车车体振动控制研究

为了对柴油机激励下的机车车体振动进行控制,利用SIMPACK建立考虑柔性车体的机车动力学模型,并对模型的可行性进行验证;利用SIMULINK建立经典地棚阻尼控制器和基于模糊控制的地棚阻尼控制器,通过联合仿真对机车车体振动进行控制及其对比分析。结果表明:相比于刚性车体,考虑柔性车体的机车模型仿真数据与现场实测数据吻合度更高;在机车静止状态下,两种控制策略都有一定的效果,但模糊地棚阻尼器振动控制效果比经典地棚阻尼器振动控制效果更佳,其车辆平稳性和舒适度指标分别改善16.67%和46.79%;机车在正常运行状态下,随着机车运行速度的提高,柴油机对车体振动的贡献比例逐渐减小,对于柴油机减振支座的控制效果逐渐减弱,但在实际运行速度范围内,改善效果仍较明显。

车辆半主动悬架HSG阻尼控制策略仿真研究

半主动悬架具有成本适中、控制效果好的优势。天棚阻尼控制在降低簧上质量加速度的同时会导致轮胎动载荷恶化,而地棚阻尼控制则与之相反,降低轮胎动载荷但会增大簧上质量加速度。结合天棚、地棚阻尼控制各自优点,使用混合天棚地棚阻尼控制方法,并在1/4车辆模型上对该方法进行仿真分析。仿真结果显示,混合控制系统能够通过调节加权系数获得乘坐舒适性与操纵稳定性之间的平衡,在获得乘坐舒适性提升的同时,能够保持适当的操作性能。其具有计算量少、操作简单实用等特点,能较好地实现汽车振动的控制。

基于参考模型的主动悬架反演控制设计

为减小车身垂直加速度以及轮胎变形量,从而提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,采用一种基于参考模型的反演控制设计方法,对汽车悬架进行主动减振控制研究。建立了1/4车辆二自由度主动悬架试验台架的动力学模型,并基于天棚-地棚阻尼控制方法建立了一种理想的被动控制悬架系统模型,将其作为后续反演控制设计的参考模型;将路面激励下理想的被动控制悬架系统的输出作为参考信号,基于李雅普诺夫理论设计一种模型参考反演控制算法,并将其应用于实际悬架系统的主动减振控制,以此实现对理想被动悬架系统减振性能的逼近;选取一种典型的路面激励形式,对所提出的主动减振控制方法进行仿真研究。仿真结果表明,基于参考模型的反演控制策略能有效抑制车身垂直运动,减小车身垂直加速度,同时在一定程度上减小了轮胎变形量,改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。

轨道工程车车体与车下悬挂设备耦合振动分析及减振研究(下)

为了研究轨道工程车高速运行时车体与车下悬挂设备的耦合振动,建立车体与车下悬挂设备垂向耦合振动力学模型,分别分析在简谐和随机轨道不平顺激励下,车下悬挂设备悬挂频率对车体和车下悬挂设备振动的影响规律。分析结果表明:相比于低速运行,轨道工程车在高速(大于160km/h)运行时,在线路不平顺波长范围更广的条件下,车下悬挂设备的悬挂频率影响设备振动,采用弹性悬挂的减振效果更好;车下悬挂设备的悬挂位置离车体中心越远,对车体、车下悬挂设备浮沉振动越不利,但是会改善车体的点头振动;车下悬挂设备质量越大,车体、车下悬挂设备振动响应越小。研究利用半主动控制技术改善车体与车下悬挂设备振动的可行性。当采用天棚阻尼控制时,车体振动得到改善,但车下悬挂设备振动加剧;相反,当采用地棚阻尼控制时,车下悬挂设备振动得到改善,车体振动却加剧。

轨道工程车车体与车下悬挂设备耦合振动分析及减振研究(上)

为了研究轨道工程车高速运行时车体与车下悬挂设备的耦合振动,建立车体与车下悬挂设备垂向耦合振动力学模型,分别分析在简谐和随机轨道不平顺激励下,车下悬挂设备悬挂频率对车体和车下悬挂设备振动的影响规律。分析结果表明:相比于低速运行,轨道工程车在高速(大于160km/h)运行时,在线路不平顺波长范围更广的条件下,车下悬挂设备的悬挂频率影响设备振动,采用弹性悬挂的减振效果更好;车下悬挂设备的悬挂位置离车体中心越远,对车体、车下悬挂设备浮沉振动越不利,但是会改善车体的点头振动;车下悬挂设备质量越大,车体、车下悬挂设备振动响应越小。研究利用半主动控制技术改善车体与车下悬挂设备振动的可行性。当采用天棚阻尼控制时,车体振动得到改善,但车下悬挂设备振动加剧;相反,当采用地棚阻尼控制时,车下悬挂设备振动得到改善,车体振动却加剧。