主動油氣懸架車輛垂向與側(cè)向動力學性能研究.pdf

1、懸架是汽車的重要子系統(tǒng)，其性能直接影響著車輛的行駛平順性和操縱操穩(wěn)性。對于一個在多變環(huán)境中行駛的車輛，由于影響因素的復雜性，被動懸架難以實時的滿足期望的車輛性能。因而，近年來以電子控制技術(shù)為核心，并能夠根據(jù)路面情況和車輛運行狀態(tài)對車輛性能進行實時控制的主動懸架得到了廣泛的發(fā)展。 本文的研究工作是結(jié)合總裝備部“十五”預先研究項目“軍用工程機械油氣懸架技術(shù)研究”及高等學校博士學科點專項科研基金“基于非線性剛?cè)狁詈隙囿w模型車輛主動懸架

2、系統(tǒng)設(shè)計研究”進行的。針對主動油氣懸架執(zhí)行機構(gòu)--油氣彈簧的非線性特性和穩(wěn)定性、車輛不確定性魯棒控制器的設(shè)計、分層與多點預瞄聯(lián)合控制的車輛垂向性能以及不平路面轉(zhuǎn)向行駛車輛的側(cè)向穩(wěn)定性等問題，進行了主動油氣懸架車輛垂向與側(cè)向動力學性能的研究。 通過考慮油液的可壓縮性、剛度的非線性及活塞與液壓缸壁之間的動摩擦力等因素建立了油氣彈簧非線性數(shù)學模型，并對不同激振頻率和幅值下的油氣彈簧進行了仿真與試驗對比分析，進而驗證數(shù)學模型的正確性；根

3、據(jù)建立的油氣彈簧數(shù)學模型，分別對其剛度特性、不同速度時的阻尼特性以及不同流量時阻尼閥進出口處的壓力差進行了仿真，并采用了泰勒展開和無量綱化方法對周期信號激勵下非線性模型的穩(wěn)定性進行了分析，結(jié)果表明該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 在穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，對非線性油氣彈簧中的蓄能器和阻尼閥進行了線性簡化，建立了線性1/4主動油氣懸架車輛模型；根據(jù)魯棒控制理論，介紹了主動懸架車輛魯棒控制器的設(shè)計過程，并設(shè)計了包括主動油氣懸架的參數(shù)不確定性和未建模動態(tài)

4、在內(nèi)的H<,∞>魯棒控制器。通過時頻域仿真及與試驗結(jié)果比較驗證了主動控制器設(shè)計是有效的。 基于分層控制思想，將四自由度的主動油氣懸架半車模型分解為兩個兩自由度1/4車輛模型，并建立了上層控制平衡協(xié)調(diào)方程；為了獲得更多的路面信息，提高主動懸架的控制精度，提出了一種路面多點預瞄控制算法，并推導了N個二階Padé近似組合可以達到一個高階Padé近似的狀態(tài)方程；根據(jù)上層控制平衡方程，分別對前后懸架系統(tǒng)采用了不同的控制策略，并將控制結(jié)果與

5、H<,∞>控制半車模型進行比較；對不同的車輛懸架系統(tǒng)及影響多點預瞄控制算法的主要參數(shù)(預瞄距離和預瞄加權(quán)系數(shù))進行了研究，研究結(jié)果表明：選取不同的預瞄加權(quán)系數(shù)和預瞄距離可以獲得綜合的車輛性能。 最后，通過推導輪胎側(cè)向力模型，將車輛的垂向運動與側(cè)向運動進行了聯(lián)立，建立了不平路面轉(zhuǎn)向行駛的車輛側(cè)向穩(wěn)定性分析模型；應用魯棒控制理論，設(shè)計了六自由度車輛垂向與側(cè)向運動的集成控制器，并分別對隨機路面和脈沖路面輸入的穩(wěn)態(tài)圓周轉(zhuǎn)向操縱和Fish