新型电控空气悬架系统集成控制策略研究

为顺应汽车底盘电子电气(E/E)架构集中化发展趋势,并解决传统电控空气悬架系统中悬架刚度调节范围窄、侧倾稳定性欠佳等问题。本文中以具有电机式主动横向稳定器的新型电控空气悬架系统为被研究对象,首先利用Matlab/Simulink搭建电控空气悬架系统整车动力学模型与电机式主动横向稳定器模型,开发基于模型设计的新型电控空气悬架系统集成控制策略;然后开发基于英飞凌32位TC275主控芯片的并行多核电子控制单元,并利用转向盘角阶跃输入工况和双移线工况开展离线仿真与硬件在环试验研究。相关研究结果表明,新型电控空气悬架系统集成控制策略及并行多核电子控制单元可改善车辆操纵稳定性,并有效提高车辆抗侧倾性能。

客车电控空气悬架系统侧跪控制策略研究

为实现两桥客车电控空气悬架系统侧跪控制,采用汽车动力学仿真软件TruckSim和逻辑控制软件Simulink&Stateflow开发客车侧跪控制策略。通过TruckSim搭建客车整车车体模型,Simulink构建的电控空气悬架模型,包括空气弹簧模型、储气罐模型、管路模型、电磁阀模型等,借助Simulink&Stateflow建立侧跪控制策略仿真模型,仿真实验结果表明,侧跪前后客车车身高度和气囊压力发生明显变化,车身侧倾角从0°增加至2°,乘客上下车更便利。

一种电控空气悬架ECU下线检测系统设计

针对传统电控空气悬架电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)下线检测过程中存在的人工检测精准度差、效率低等问题,开发了一款自动电控空气悬架ECU下线检测系统。分析了电控空气悬架ECU下线检测系统各项技术需求,设计了上位机+系统检测平台的系统架构;选择数据采集卡、CAN卡等部件搭建了下线检测系统检测平台;采用C#编程语言开发了上位机软件,软件采用UI界面层、业务逻辑层和数据层的三层架构,通过CAN总线通讯方式实现上位机、检测平台及待测ECU的双向通讯。测试结果表明,该下线检测系统可实现电控空气悬架ECU自动下线质量检测,并完成了测试数据的智能管理,满足电控空气悬架ECU的检测功能需求。

车辆主动空气悬架控制系统开发与研究

以主动空气悬架为研究对象,建立1/4动力学模型。针对悬架系统非线性特性强、易受外界干扰等缺点,选用模糊滑模控制算法对主动悬架控制系统进行设计与开发。使用Simulink软件建立悬架控制系统模型,并设计控制系统硬件。通过硬件在环仿真验证所设计的控制算法的有效性,结果表明:所设计主动悬架控制系统相较于被动悬架在车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移性能上分别提高了24.52%、29.40%和9.72%,有效地提高车辆行驶的操纵稳定性,同时也改善整车乘坐的舒适性。

乘用车电控空气悬架高度控制策略

为了提高乘用车电控空气悬架在车身高度调节过程的控制精度,设计了基于粒子群的PID控制器。首先通过对空气悬架系统工作机理的分析,利用AMESim建立单轮空气悬架数学模型,针对车高调节过程中出现的“过充过放”问题,设计了基于粒子群的PID控制器,然后在AMESim-Simulink-Carsim联合仿真平台中建立了整车空气悬架模型对其控制效果进行验证。最后进行了实车测试。结果表明,所设计的基于粒子群的PID控制器在不同工况下的车身高度稳态误差均小于2 mm,且没有出现明显的高度反复调节或者控制超调现象。

商用车电控空气悬架提升桥牵引辅助策略研究

为验证商用车的牵引辅助功能通过比例控制策略的原理及实现方式,本文以三桥商用车电控空气悬架系统为主要研究对象,利用拉格朗日方程建立整车行驶动力学的理论模型,此基础上搭建Simulink仿真模型,提出面向基于比例控制的提升桥控制策略。为分析实车应用可行性,分别在坡道工况和水平冰雪路面工况下,验证了该控制策略的牵引辅助效果,通过控制提升桥举升,有效转移驱动轴和提升桥载荷比,使车辆在符合承载要求前提下提高车辆驱动力,通过实验仿真验证该控制策略的有效性。

供气系统结构参数对空气悬架动态特性的影响

为了减少乘用车空气悬架在车身高度调节时的超调量和调节时间,利用AMESim软件搭建开环空气悬架供气系统模型来模拟车身的上升过程。以车身高度调节的超调量和调节时间为评价指标,设计L16(45)正交试验,研究储气罐气压、电磁阀阀芯直径、管路内径、减振器阻尼系数对空气悬架供气系统性能的影响规律。结果表明:各个结构参数对空气悬架供气系统不同评价指标的影响程度不同;减振器阻尼系数对车身高度调节的超调量影响最大;储气罐气压对车身高度调节的时间影响最大。研究结果为空气悬架供气系统结构参数的选择提供了参考价值。结构参数经过优化设计,使车身高度超调量降低了35.24%,车身高度调节时间缩短了38.51%,空气悬架供气系统性能得到了明显提升。

论述汽车悬架系统电控减振应用

随着科技的不断进步和发展,汽车产业也迎来了新的发展机遇,汽车的功能变得更加多元化,汽车的结构也得到了优化,特别是在汽车振动分析方面。由于汽车在行驶时产生的大幅度振动可能会对人们的操作、汽车的安全性和行驶的平稳性产生不良影响,也不利于各部件的使用寿命。悬挂系统由阻尼部件和弹性部件组成,可以有效地吸收振动并在转向时承受汽车的侧向力量。由于汽车本身存在非线性特性,所以其受到外界激励后极易发生共振现象。

基于TC275的电控空气悬架控制单元标定系统设计

为实现电控空气悬架系统电子控制单元中关键参数的测量及标定,使开发的控制策略在不同类型车辆中具有较好的移植性,本文基于控制器局域网标定协议(controller area network calibration protocol,CCP),对电控空气悬架标定系统进行分析,并开发了基于英飞凌TC275单片机的电控空气悬架标定驱动程序,同时采用上位机标定软件CANape,对电控空气悬架的标定参数进行测量和标定。研究结果表明,本文设计的标定系统,可以实现对电子控制单元的在线标定,完成测量标定任务,可以使开发的控制策略根据不同车型、不同驾驶人群进行调整,有效提高了开发效率。该研究提高了车辆的平顺性及燃油经济性。

基于SOA-LQR控制的电控空气悬架系统

为研究电控空气悬架系统(ECAS)的控制策略,基于MATLAB/Simulink平台搭建了空气悬架模型,以白噪声路面作为系统输入,采用LQR最优控制器实现悬架力的输出,并以人群搜索算法作为控制器优化方式,完成对空气悬架LQR控制器中所包含的主要指标权重数据优化,仿真结果表明,优化后的LQR控制系统对于ECAS的性能提升具有较好效果,其中簧上质量垂直加速度、动挠度瞬态响应峰值相较无控制状态分别减小了45.84%和39.07%,均方根值则分别减小了54.98%和35.4%,整车平顺性得到较大改善。

空气悬架混杂系统车身高度与可调阻尼分层控制

针对空气悬架车身高度调节控制过程中车身高度和阻尼器阻尼力难以进行协调控制的难题,提出一种基于混合逻辑动态(MLD)模型的空气悬架车身高度与可调阻尼分层控制策略。考虑空气悬架充放气过程中存在的混杂特性,应用MLD建模方法建立具有电磁阀和磁流变阻尼器的非线性空气悬架混杂系统模型,设计描述电磁阀开关状态的混杂自动机进行车高调节上层控制,基于混杂模型预测控制方法对磁流变阻尼器输入电流进行下层控制,进而通过改变电磁阀开关状态和磁流变阻尼器输入电流实现车身高度与可调阻尼分层控制。在随机路面激励工况下进行仿真验证,结果表明:所提控制方法在有效跟踪车身高度的同时,车身加速度相比于被动悬架和混杂模型预测控制分别降低了34.33%、34.34%,不仅能有效提高车辆乘坐舒适性,也能直接防止电磁阀频繁切换现象的发生,从而延长电磁阀的使用寿命。

基于ANFIS的空气悬架执行器故障诊断研究

悬架作为汽车底盘不可或缺的一部分,一旦发生故障会对汽车甚至驾驶员产生恶劣影响。为了找到悬架发生故障的位置,短时间内减轻对车辆结构的进一步损伤,并保障驾驶员及乘客的安全,针对电控空气悬架执行器故障,提出了一种自适应模糊神经网络系统(ANFIS)的故障诊断与隔离方法。设计ANFIS观测器组,通过传感器的输出值为真实数据,ANFIS观测器判断发生故障的位置进行诊断。利用AMESim软件搭建电控空气悬架系统物理模型与Simulink搭建PID/PWM车身高度控制器模型、故障模型、随机路面模型与故障诊断模型,最后通过AMESim-Simulink联合仿真进行验证。仿真结果得出不同故障下输出值与其对应的诊断结果的预期输出值差异较小,整个悬架系统的平均诊断误差为0.048,准确率为95%,验证了此方法的有效性与准确性。

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。

基于模型的电控空气悬架系统控制策略与实车试验

设计了以Freescale XDT512为核心芯片,且由最小系统、电源模块、驱动电路、速度处理模块、两向加速度模块、模拟量输入模块和通信模块等组成的电控空气悬架系统(ECAS)电子控制单元;利用基于模型的设计方法开发了电控空气悬架系统的控制策略模型,其主要由自动模式子模块、手动模式子模型和维修模式子模型等组成;在自动模式下,根据车速自动调整车身高度;在手动模式下,驾驶员可通过人机操控界面,自主地设定车身高度;通过维修模式,可禁止电控空气悬架工作,防止出现误动作。通过合理设计测试用例对所设计的控制模型实施结构性、功能性测试;经控制模型的定点化处理,并利用RTW代码生成技术将所设计的控制模型转换为应用层程序,并与底层驱动相互集成后,编译下载至所开发的ECAS电子控制单元;开展实车验证试验,试验结果表明所设计的控制策略能较好地满足设计要求。

电控空气悬架系统阻尼多模式自适应切换控制研究

提出了一种阻尼多模式自适应切换控制思想,根据车辆实际行驶工况和电控空气悬架性能特点,分别设计了车身高位、车身中位、车身低位以及转向工况4种阻尼控制模式,并采用逻辑判断方法制定了各模式间的切换策略,通过Simulink/Stateflow建立了多模式自适应切换控制系统,使得系统能够根据实际工况选择最佳的阻尼控制模式。在此基础上,基于不同模式所侧重的控制目标,分别设计了相应的阻尼力局部控制器,从而保证了系统的局部控制性能。最后进行了控制系统的实车道路试验,验证所提出的电控空气悬架系统阻尼多模式自适应切换控制方法的有效性和实用性。

基于代码生成的电控空气悬架系统电子控制单元

为提高某型SUV车辆的行驶平顺性、通过性等,对其进行空气悬架改装,并设计了由最小系统、车速信号调理模块、电动气泵控制模块、组合电磁阀控制模块、车身高度检测模块、CAN总线模块、车身加速度测量模块等组成的以Freescale XDP512为核心芯片的电控空气悬架系统电子控制单元,利用Real-Time Workshop(RTW)代码生成技术将所制定电控空气悬架系统控制策略转化为ANSI C代码并下载至电子控制单元,然后对安装电控空气悬架系统的试验车辆进行了车身高度与车速耦合试验、转向试验、急加速试验、急减速试验、平顺性试验,结果表明所设计的电控空气悬架系统控制单元能够实现车速信号调理、车身高度与车速耦合、电动气泵控制及组合阀控制等功能。

电控空气悬架载荷平衡系统仿真

结合当代最新设计理念,利用MATLAB和ADAMS/Car软件的联合仿真,设计了电控空气悬架载荷平衡系统,并对整体系统进行了几个工况的模拟仿真。结果表明:所设计的空气悬架载荷平衡系统性能良好;联合MATLAB和ADAMS软件的长处来设计系统,能够使产品开发过程加快,同时产品开发成本也相应下降。

电控空气悬架多智能体博弈控制系统研究

为协调互联状态控制与车身高度控制之间的耦合关系,结合多智能体理论和博弈论思想搭建电控空气悬架多智能体博弈控制系统。首先建立与试验样车相匹配的整车模型,验证模型准确性,在此基础上,搭建由信息采集智能体、车身高度控制智能体、互联状态控制智能体和博弈智能体构成的多智能体博弈控制系统。在单一工况下验证系统学习行为的有效性,在混合工况下验证系统控制效果。结果表明,在该系统的控制下,直线行驶时,驾驶员位置处的总加权加速度均方根值降低了7.77%,侧倾因子降低了17.87%;转弯工况下,通过牺牲部分行驶平顺性,改善了车辆操纵稳定性;在混合工况下,车辆整体性能有大幅度提升。

汽车空气悬架系统及精准控制技术发展综述

空气悬架系统具有寿命长、自振频率低、刚度与高度可调等优点,广泛应用于野外作业车辆。但现有空气悬架系统存在控制模式单一、参数解耦困难、非线性与时滞性严重等问题,直接限制了车辆行驶安全性、舒适性和通过性的提升。通过对世界范围内当前在悬架系统参数模型构建、汽车空气悬架系统以及空气悬架控制技术等不同角度着手的研究情况进行分析,同时提到目前我国在汽车空气悬架系统及精准控制技术方面现存问题和未来发展趋势,为我国空气悬架高精度控制技术的发展提供参考。

新型连续阻尼可调悬架系统超视距预瞄控制策略研究

针对连续阻尼可调悬架系统中存在的典型时滞问题,本文提出一种基于云平台的超视距预瞄控制策略。首先,利用MATLAB/Simulink构建七自由度连续阻尼可调悬架系统整车动力学模型;然后利用云服务器搭建超视距预瞄控制策略运行平台,并基于消息队列遥测传输(Message queuing telemetry transport,MQTT)协议将车载控制单元与云服务器接入物联网平台,实现云端控制策略与车载控制单元的数据通讯;最后利用CarSim-Simulink联合仿真模型及车载控制单元进行硬件在环试验。结果表明,所提出的控制策略不仅能改善悬架系统的平顺性,而且将预瞄控制策略部署于云端的方式可有效降低车载电子控制单元负荷。