附加气室容积可调半主动空气悬架鲁棒控制研究

车辆悬架系统的重要作用是连接底盘和车身,降低路面不平造成的车身振动,提升车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。附加气室容积可调空气悬架通过加入不同容积的气室达到改变空气弹簧总容积从而调节悬架刚度的目的,而传统的空气悬架无法改变空气弹簧容积故刚度不可调节。首先建立附加气室容积可调空气弹簧系统数学模型,将该模型以力的方式融入1/4车辆半主动悬架系统,并在此基础上建立八自由度整车半主动悬架模型。其次,采用整车平顺性随机路面输入行驶试验,将试验和仿真数据通过均方根值(RMS)和功率谱密度值(PSD)处理后,进行对比以验证整车模型的准确性。最后,采用H∞方法,通过MATLAB/Simulink工具箱中的鲁棒控制求解控制器,并将时滞试验所测得的时滞时间加入控制器,使得所设计的鲁棒控制器更加符合实际工况。仿真结果显示:加入鲁棒控制器的半主动悬架稳定速度更快;有效地改善了中低频段(0.5~12.5)Hz车身质心处和座椅处的加速度,车辆的平顺性得到提高。

附加气室容积可调空气悬架模糊控制研究

以配备4个附加气室容积可调空气弹簧的整车悬架为研究对象,首先建立附加气室容积可调的空气弹簧模型,并以弹簧力形式引入整车模型,然后在整车模型仿真的基础上对前后悬架的附加气室容积值进行匹配。整车采用4个二维模糊控制器对前左、前右、后左、后右悬架的附加气室容积分别进行控制。仿真结果表明：采用模糊控制的半主动悬架相比于被动悬架控制效果显著,座椅的垂向加速度均方根值改善约5%~13%、前悬架动行程峰值改善约7%~29%、后悬架动行程峰值改善约17%~23%,车辆在多工况下的行驶平顺性得到有效提高。

附加气室容积可调空气悬架多目标参数匹配

将二次寻优方法应用于附加气室容积可调空气悬架系统参数匹配中,构建附加气室容积可调空气悬架系统的1/4车辆模型,并通过台架试验对模型进行验证。利用遗传算法,以不同工况下的车辆行驶平顺性为目标,渐进完成附加气室容积、减振器阻尼的参数匹配。分析匹配后的车辆综合性能表明,簧上质量垂向加速度得到有效抑制,轮胎动载荷及悬架动行程控制在允许范围内,车辆在多种工况下的综合力学性能改善。

附加气室容积可调空气悬架系统的决策控制

为提高车辆在不同行驶工况下的减振性能,建立1/4车辆的非线性动力学模型,提出附加气室容积可调空气悬架系统控制的优化分析及计算方法,设计刚度可调的空气弹簧及空气悬架的决策控制系统。在仿真计算的基础上,进行刚度可调空气悬架系统的台架试验,分析采用决策控制后悬架系统的动态特性。仿真及试验结果基本吻合,实现了根据车辆行驶工况,实时改变附加气室的容积,提高了车辆行驶平顺性。该研究验证了控制策略的有效性,为刚度可调空气悬架系统设计开发提供了新方法。