基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架系统控制技术研究
发布时间：2021-07-22 03:22
随着科学技术的进步与生活水平的改善,汽车已逐渐成为人们出行中不可或缺的代步工具,同时人们对车辆的乘坐舒适性及行驶平顺性也提出了更高的要求,其中座椅悬架系统在抑制振动传递中起着至关重要的作用。磁流变阻尼器是应用磁流变液的流变机理而开发的一种新型隔振器件,相比传统的液压元件,具有不受故障影响、耗电量低及输出阻尼力可调控的优点,使得采用磁流变阻尼器的车辆半主动座椅悬架备受专家学者的青睐。通过安装磁流变阻尼器装置来衰减由外界激励传递到驾乘人员身体上的振动能量,继而改善车辆座椅的乘坐舒适性,已成为当前抑制车辆座椅悬架系统振动传递行之有效的手段。然而关于磁流变阻尼器动力学建模与座椅悬架半主动控制方法等方面的研究尚未成熟完善,许多相关的理论知识和关键技术仍需亟待深入探讨。基于此,本文展开了如下几个方面的研究工作。（1）磁流变阻尼器力学性能试验及动力学建模。参照相关试验标准要求,利用疲劳拉伸机对课题组自行研制的磁流变阻尼器进行力学性能试验。设计了一种粒子群优化算法与非线性最小二乘法相结合的参数识别方法,基于采集的阻尼器示功特性与速度特性试验数据对修正Dahl模型中的未知参数进行辨识。通过对比分析不同工...
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Bingham模型结构简图
第一章绪论5图1-1Bingham模型结构简图Fig.1-1Structurediagramofbinghammodel(2)Bingham粘弹-塑性模型为了解决Bingham模型不能较好地描述速度-阻尼力曲线之间的双粘滞回特性的缺陷，Camota等人提出了Bingham粘弹-塑性模型，其简化结构是在Bingham模型基础上串并联了一系列的标准形式的刚度与阻尼元件[32]。其结构如图2-2所示。图1-2Bingham粘弹-塑性模型结构简图Fig.1-2Structurediagramofbinghamviscoelastic-plasticmodelBingham粘弹-塑性模型虽然解决了Bingham模型的局限性，但是该模型仅仅可以表征磁流变阻尼器屈服后的力学特性，而在低速区时恢复力衰减现象不能够较好地拟合，同时该模型包含物理参数过多，很难应用在实际工程中。该模型输出阻尼力数学表达式可表示为c0232021121c0101c0121121)()()(sgn)()(xkfxcxxkFffFxcxffxxcxxkFffFx(1-2)式中，f0表示由补偿器产生的偏置力；fc表示可控库伦摩擦力；c0表示磁流变液屈服后区的粘滞阻尼系数；k1、k2和c1表示屈服前区阻尼特性的参数，均与选取的线性固体材料相关；x1、x2和x3分别表示Bingham单元、线性固体与磁流变阻尼器活塞杆运动的位移。(3)Bouc-Wen模型为了便于进行数值计算与表征磁流变阻尼器的速度-阻尼力的双粘滞回特性，Bouc和Wen共同提出了Bouc-Wen模型，该模型除了粘滞阻尼单元和弹簧单元两个部分，还并联了一个滞回曲线函数，用以较好地模拟磁流变阻尼器的位移-阻尼力之间的关系[33-34]。图1-3所示为Bouc-Wen模型的结构简图，该模型输出阻尼力可表示为zzxzzxAxzxxkxcFnn1000)((1-3)
第一章绪论6式中，c0表示磁流变液屈服后区的粘滞阻尼系数；k0表示弹簧刚度；x0表示弹簧的初始变形量；ɑ表示屈服强度与屈服前刚度之比；z表示滞变位移；γ表示影响过渡区段线性度系数；n表示影响圆滑程度系数；β表示影响滞回环形状系数；A表示影响滞回环幅值系数；x表示磁流变阻尼器活塞杆位移。图1-3Bouc-Wen模型结构简图Fig.1-3StructurediagramofBouc-Wenmodel(4)修正Bouc-Wen模型为了提高曲线拟合能力，更好地处理磁流变阻尼器的滞环特性以及精确地反映磁流变阻尼器的位移-阻尼力曲线特性，Spencer等人利用增加模型参数的方式来提高Bouc-Wen模型的曲线拟合能力，提出了修正Bouc-Wen模型，该模型由一个滞回曲线函数及多个阻尼弹簧元件通过串并联组合而成[35]。图1-4所示为修正Bouc-Wen模型的简化结构，其输出阻尼力数学表达式如下vuuucccuxzzyxzzyxAyccxcyxkzyxxkycFbabann00011000011)()(/)()((1-4)式中，c1和c0分别表示低速时与高速时的粘滞阻尼系数；k1表示蓄能器的刚度；k0表示高速时的刚度系数；x表示弹簧k1的相对位移；y表示内部位移；u表示产生对应阻尼力时磁流变阻尼器的输出电压；v表示控制输入电压。图1-4修正Bouc-Wen模型结构简图Fig.1-4StructurediagramofmodifiedBouc-Wenmodel修正Bouc-Wen模型不仅在高速区能够准确地表征磁流变阻尼器的动态特性，而且
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进双Sigmoid模型的磁流变减振器力学建模研究[J]. 彭虎,张进秋,刘义乐,张建,彭志召,孙宜权. 振动与冲击. 2019(15)
[2]基于粒子群算法的车辆悬架PID控制器研究[J]. 袁春元,蔡锦康,王新彦. 中国农机化学报. 2019(05)
[3]磁流变半主动悬架试验研究[J]. 彭志召,张进秋,张建,傅晓为. 汽车工程. 2018(05)
[4]磁流变阻尼器BP神经网络逆向模型的优化[J]. 张豪文,郭全民,王言. 西安工业大学学报. 2017(12)
[5]车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制研究[J]. 梁军,庞辉,陈嘉楠,王建平. 机械科学与技术. 2017(12)
[6]基于电容率测量的磁流变液静置沉降特性研究[J]. 赵建柱,孙凤涛,王枫辰,彭朝晖,朱大友,高明远. 功能材料. 2017(08)
[7]汽车磁流变半主动悬架系统自适应反推跟踪控制[J]. 庞辉,陈嘉楠,刘凯. 兵工学报. 2017(07)
[8]汽车半主动悬架的模型参考滑模控制器设计与分析[J]. 梁军,庞辉,王建平,陈嘉楠. 机械科学与技术. 2017(07)
[9]磁流变阻尼器双曲正切模型参数辨识方法[J]. 胡海刚,胡敏,陈跃华,唐杨捷. 船舶工程. 2017(05)
[10]半主动空气悬架的神经模糊控制[J]. 江洪,王子豪,孔亮. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(03)
博士论文
[1]汽车磁流变半主动悬架系统设计与集成控制研究[D]. 韩佐悦.吉林大学 2019
[2]基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 陈杰平.合肥工业大学 2010
[3]半主动座椅悬架控制理论与实验研究[D]. 张志勇.湖南大学 2008
[4]汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D]. 余淼.重庆大学 2003
硕士论文
[1]基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架半主动控制技术研究[D]. 王坤.中国矿业大学 2019
[2]半主动座椅悬架非线性控制研究[D]. 张勇.吉林大学 2019
[3]车辆磁流变半主动悬架系统变论域模糊控制研究[D]. 刘凡.西安理工大学 2018
[4]馈能式磁流变半主动座椅悬架特性研究[D]. 曾宪梓.西安科技大学 2018
[5]基于磁流变阻尼器的车辆半主动悬架系统控制研究[D]. 张逸昆.哈尔滨工业大学 2018
[6]面向舒适性的智能汽车半主动悬架鲁棒控制及车速优化[D]. 孙佳宁.哈尔滨工业大学 2018
[7]1/4车辆磁流变半主动悬架控制算法比较研究[D]. 周英锐.重庆大学 2018
[8]汽车主动悬架的模糊控制策略研究[D]. 马克.重庆理工大学 2018
[9]基于磁流变阻尼器RC磁滞模型的1/4车辆半主动悬架控制方法研究[D]. 朱振宁.合肥工业大学 2018
[10]基于磁流变阻尼器的车辆半主动悬架控制策略研究[D]. 张腾.合肥工业大学 2016
本文编号：3296333
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Bingham模型结构简图
第一章绪论5图1-1Bingham模型结构简图Fig.1-1Structurediagramofbinghammodel(2)Bingham粘弹-塑性模型为了解决Bingham模型不能较好地描述速度-阻尼力曲线之间的双粘滞回特性的缺陷，Camota等人提出了Bingham粘弹-塑性模型，其简化结构是在Bingham模型基础上串并联了一系列的标准形式的刚度与阻尼元件[32]。其结构如图2-2所示。图1-2Bingham粘弹-塑性模型结构简图Fig.1-2Structurediagramofbinghamviscoelastic-plasticmodelBingham粘弹-塑性模型虽然解决了Bingham模型的局限性，但是该模型仅仅可以表征磁流变阻尼器屈服后的力学特性，而在低速区时恢复力衰减现象不能够较好地拟合，同时该模型包含物理参数过多，很难应用在实际工程中。该模型输出阻尼力数学表达式可表示为c0232021121c0101c0121121)()()(sgn)()(xkfxcxxkFffFxcxffxxcxxkFffFx(1-2)式中，f0表示由补偿器产生的偏置力；fc表示可控库伦摩擦力；c0表示磁流变液屈服后区的粘滞阻尼系数；k1、k2和c1表示屈服前区阻尼特性的参数，均与选取的线性固体材料相关；x1、x2和x3分别表示Bingham单元、线性固体与磁流变阻尼器活塞杆运动的位移。(3)Bouc-Wen模型为了便于进行数值计算与表征磁流变阻尼器的速度-阻尼力的双粘滞回特性，Bouc和Wen共同提出了Bouc-Wen模型，该模型除了粘滞阻尼单元和弹簧单元两个部分，还并联了一个滞回曲线函数，用以较好地模拟磁流变阻尼器的位移-阻尼力之间的关系[33-34]。图1-3所示为Bouc-Wen模型的结构简图，该模型输出阻尼力可表示为zzxzzxAxzxxkxcFnn1000)((1-3)
第一章绪论6式中，c0表示磁流变液屈服后区的粘滞阻尼系数；k0表示弹簧刚度；x0表示弹簧的初始变形量；ɑ表示屈服强度与屈服前刚度之比；z表示滞变位移；γ表示影响过渡区段线性度系数；n表示影响圆滑程度系数；β表示影响滞回环形状系数；A表示影响滞回环幅值系数；x表示磁流变阻尼器活塞杆位移。图1-3Bouc-Wen模型结构简图Fig.1-3StructurediagramofBouc-Wenmodel(4)修正Bouc-Wen模型为了提高曲线拟合能力，更好地处理磁流变阻尼器的滞环特性以及精确地反映磁流变阻尼器的位移-阻尼力曲线特性，Spencer等人利用增加模型参数的方式来提高Bouc-Wen模型的曲线拟合能力，提出了修正Bouc-Wen模型，该模型由一个滞回曲线函数及多个阻尼弹簧元件通过串并联组合而成[35]。图1-4所示为修正Bouc-Wen模型的简化结构，其输出阻尼力数学表达式如下vuuucccuxzzyxzzyxAyccxcyxkzyxxkycFbabann00011000011)()(/)()((1-4)式中，c1和c0分别表示低速时与高速时的粘滞阻尼系数；k1表示蓄能器的刚度；k0表示高速时的刚度系数；x表示弹簧k1的相对位移；y表示内部位移；u表示产生对应阻尼力时磁流变阻尼器的输出电压；v表示控制输入电压。图1-4修正Bouc-Wen模型结构简图Fig.1-4StructurediagramofmodifiedBouc-Wenmodel修正Bouc-Wen模型不仅在高速区能够准确地表征磁流变阻尼器的动态特性，而且
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进双Sigmoid模型的磁流变减振器力学建模研究[J]. 彭虎,张进秋,刘义乐,张建,彭志召,孙宜权. 振动与冲击. 2019(15)
[2]基于粒子群算法的车辆悬架PID控制器研究[J]. 袁春元,蔡锦康,王新彦. 中国农机化学报. 2019(05)
[3]磁流变半主动悬架试验研究[J]. 彭志召,张进秋,张建,傅晓为. 汽车工程. 2018(05)
[4]磁流变阻尼器BP神经网络逆向模型的优化[J]. 张豪文,郭全民,王言. 西安工业大学学报. 2017(12)
[5]车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制研究[J]. 梁军,庞辉,陈嘉楠,王建平. 机械科学与技术. 2017(12)
[6]基于电容率测量的磁流变液静置沉降特性研究[J]. 赵建柱,孙凤涛,王枫辰,彭朝晖,朱大友,高明远. 功能材料. 2017(08)
[7]汽车磁流变半主动悬架系统自适应反推跟踪控制[J]. 庞辉,陈嘉楠,刘凯. 兵工学报. 2017(07)
[8]汽车半主动悬架的模型参考滑模控制器设计与分析[J]. 梁军,庞辉,王建平,陈嘉楠. 机械科学与技术. 2017(07)
[9]磁流变阻尼器双曲正切模型参数辨识方法[J]. 胡海刚,胡敏,陈跃华,唐杨捷. 船舶工程. 2017(05)
[10]半主动空气悬架的神经模糊控制[J]. 江洪,王子豪,孔亮. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(03)
博士论文
[1]汽车磁流变半主动悬架系统设计与集成控制研究[D]. 韩佐悦.吉林大学 2019
[2]基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 陈杰平.合肥工业大学 2010
[3]半主动座椅悬架控制理论与实验研究[D]. 张志勇.湖南大学 2008
[4]汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D]. 余淼.重庆大学 2003
硕士论文
[1]基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架半主动控制技术研究[D]. 王坤.中国矿业大学 2019
[2]半主动座椅悬架非线性控制研究[D]. 张勇.吉林大学 2019
[3]车辆磁流变半主动悬架系统变论域模糊控制研究[D]. 刘凡.西安理工大学 2018
[4]馈能式磁流变半主动座椅悬架特性研究[D]. 曾宪梓.西安科技大学 2018
[5]基于磁流变阻尼器的车辆半主动悬架系统控制研究[D]. 张逸昆.哈尔滨工业大学 2018
[6]面向舒适性的智能汽车半主动悬架鲁棒控制及车速优化[D]. 孙佳宁.哈尔滨工业大学 2018
[7]1/4车辆磁流变半主动悬架控制算法比较研究[D]. 周英锐.重庆大学 2018
[8]汽车主动悬架的模糊控制策略研究[D]. 马克.重庆理工大学 2018
[9]基于磁流变阻尼器RC磁滞模型的1/4车辆半主动悬架控制方法研究[D]. 朱振宁.合肥工业大学 2018
[10]基于磁流变阻尼器的车辆半主动悬架控制策略研究[D]. 张腾.合肥工业大学 2016
本文编号：3296333
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