气缸型空气悬架性能分析及控制策略研究

发布时间：2020-06-12 18:00

【摘要】：由于被动悬架在车辆生产出来后,弹簧刚度和阻尼系数都已固定,所以其难以适应不同的路面和不同的载荷。鉴于此,主动悬架逐渐得到了汽车设计者的青睐,主动悬架可以随着路面的变化和载荷的改变,改变输出力,使得车辆在行驶中有较好的舒适性以及稳定性。本文着重研究空气悬架,有别于传统气囊式的空气弹簧,探索性地提出了广泛使用地气缸作为空气弹簧,不再考虑作用面积的影响,考虑到气缸的两个气室,对空气阻尼替换液压减震器进行了相关讨论。论文首先阐述了空气悬架的国内外发展历史以及气缸的特性和研究情况,基于前人对气缸的研究,设计了气缸型的空气悬架系统,说明了其工作原理并且对整个系统主要硬件进行介绍和选型,为以后实验做准备。基于热力学和流体力学理论,建立了包括两种工作状态的气缸空气弹簧的数学模型。分别为平衡位置微幅振动和高频率高振幅振动。论文详细的论述了气缸弹簧的理论数学建模过程,分析了不同附加气室容积对弹簧刚度和固有频率的影响。对加装了节流阀的上气室的阻尼作用进行了理论建模,得出了阻尼力与孔径以及气体速度的关系。在matlab/simulink中建立两种工作状态的仿真模型,给与不同的激励信号,分析了气缸的刚度和空气阻尼特性。并在四分之一悬架中验证了其可行性。论文阐述了目前空气悬架的控制策略。气缸弹簧系统在工作时是一个复杂的时变系统,有很强的不确定性特性。考虑到这种复杂控制,分别建立了传统控制算法和智能控制算法,在半车模型就平顺性评价指标比较了被动悬架和建立具有控制算法的悬架。鉴于传统控制和智能控制各自的优点建立了联和的控制算法,仿真分析了复合控制策略的系统控制效果。由于半车模型局限性以及对操稳性的考虑,本文最后建立了carsim整车模型,联合simulink建立的伪逆运算,可以看出主动悬架对整车操稳性影响,在一定程度上减小了俯仰角和侧倾角,以及俯仰和侧倾角速度。
【图文】：

图 1-1 独立悬架和非独立悬架ig.1-1 Independent suspension and non-independent suspensi控制方式，分为被动、主动以及半主动悬架,如图 1动悬架。1954 年，GM 公司提出主动悬架的思想一次在学术期刊上提出了半主动悬架的思想概念b）主动悬架 c）半主动图 1-2 悬架控制方式分类Fig.1-2 Suspension control mode classification分类，分为钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧悬架

操稳性好，构造简单，成本低，但舒适性差[1]。目前汽车上基本上使用独立悬架。图 1-1 独立悬架和非独立悬架Fig.1-1 Independent suspension and non-independent suspension由悬架的有无控制方式，，分为被动、主动以及半主动悬架,如图 1-2 所示。1934,奥利首次提出了被动悬架。1954 年，GM 公司提出主动悬架的思想，1973 年，加州大学的 Crosby 第一次在学术期刊上提出了半主动悬架的思想概念[2]。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.33

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本文编号：2709902