基于功率驱动阻尼策略的车辆惯性悬架自适应控制研究

发布时间：2022-11-08 22:35

　　作为新型两端点的质量元件,惯容器的引入打破了传统悬架固有的“弹簧-阻尼器”结构形式,形成基于“惯容器-弹簧-阻尼器”结构网络的新型惯性悬架系统,丰富了车辆悬架设计理论体系。根据机电模拟理论,类比于电路元件的电容器,惯容器具有“通高频、阻低频”特性,可有效改善车身偏频处的振动传递特性,但在车身偏频以上频段的振动抑制效果不显著。为进一步改善车辆惯性悬架车身偏频以上频段的振动传递特性,本文将能够抑制车辆中、高频段车身加速度幅值的功率驱动阻尼（Power Driven Damper,PDD）策略与惯性悬架相结合,设计滚珠丝杠式机电惯容器,构建车辆可控惯性悬架主动控制机制,实现惯性悬架宽频域（低频段至高频段）振动抑制,提升车辆的乘坐舒适性,为可控惯性悬架的研究提供新的思路与方法。首先,建立天棚阻尼策略与加速度驱动阻尼（Acceleration Driven Damper,ADD）策略的惯性悬架模型,仿真分析其对于车身加速度的改善效果。从能量的角度研究惯性悬架系统中各元件功率的传递规律,设计惯性悬架的PDD控制算法,再分别与天棚阻尼策略、ADD策略进行对比,发现应用PDD策略的惯性悬架能极大地改善... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 悬架系统的发展
        1.1.2 惯容器的提出
    1.2 惯容器及惯性悬架的国内外研究现状
        1.2.1 惯容器的结构形式
        1.2.2 被动惯性悬架的研究现状
        1.2.3 可控惯性悬架的研究现状
    1.3 本课题的提出
        1.3.1 研究目的与意义
        1.3.2 研究内容
第二章 惯性悬架与控制理论介绍
    2.1 惯性悬架基础理论
        2.1.1 新机电相似理论
        2.1.2 机械阻抗定义与形式
        2.1.3 机械网络串并联的阻抗特性
    2.2 自适应控制基础理论
        2.2.1 自适应控制概述
        2.2.2 模型参考自适应控制
    2.3 天棚阻尼、ADD及PDD策略
        2.3.1 天棚阻尼策略
        2.3.2 加速度驱动阻尼策略
        2.3.3 功率驱动阻尼策略
    2.4 本章小结
第三章 基于PDD策略的惯性悬架参考模型的构建
    3.1 随机路面激励建模
        3.1.1 路面不平度功率谱密度
        3.1.2 路面激励模型
    3.2 天棚阻尼及ADD策略的惯性悬架模型
        3.2.1 理想天棚惯性悬架
        3.2.2 天棚阻尼策略的惯性悬架
        3.2.3 ADD策略的惯性悬架
    3.3 PDD策略的惯性悬架模型
        3.3.1 惯性悬架的PDD策略
        3.3.2 基于PDD策略的车身加速度响应
        3.3.3 PDD策略的阻尼参数影响分析
    3.4 基于PDD策略的惯性悬架模型参数优化
        3.4.1 粒子群优化算法
        3.4.2 优化目标的选取与约束条件
    3.5 基于PDD策略的惯性悬架模型性能分析
        3.5.1 时域仿真
        3.5.2 频域仿真
    3.6 本章小结
第四章 模型参考自适应控制器设计与车辆系统动态分析
    4.1 被控模型及参考模型的建模
        4.1.1 被控模型建模
        4.1.2 参考模型建模
    4.2 模型参考自适应控制器的设计
        4.2.1 模型参考自适应基本设计方法
        4.2.2 误差函数的建立
        4.2.3 自适应律的求解
    4.3 车辆惯性悬架系统动态性能分析
        4.3.1 正弦路面输入
        4.3.2 随机路面输入
    4.4 本章小结
第五章 惯容器的研制与车辆惯性悬架系统台架试验
    5.1 滚珠丝杠式机电惯容器的设备选型及参数设计
        5.1.1 滚珠丝杠式惯容器的设备选型
        5.1.2 滚珠丝杠式惯容器的参数设计
        5.1.3 旋转电机的选型
    5.2 滚珠丝杠式机电惯容器特性试验
        5.2.1 试验目的
        5.2.2 试验设备与方案
        5.2.3 特性试验结果分析
    5.3 可控惯性悬架系统台架试验
        5.3.1 试验数据采集仪器
        5.3.2 试验方案
    5.4 试验结果分析
        5.4.1 正弦路面输入试验
        5.4.2 随机路面输入试验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参加的科研项目及学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动力吸振理论的车辆ISD悬架设计与性能分析[J]. 杨晓峰,沈钰杰,陈龙,汪若尘,孙晓强.  汽车工程. 2014(10)
[2]基于动力学模型与参数优化的ISD悬架结构设计及性能分析[J]. 杜甫,毛明,陈轶杰,王亚军,张亚峰.  振动与冲击. 2014(06)
[3]改进的ISD三元件车辆被动悬架性能的研究[J]. 陈龙,杨晓峰,汪若尘,黄晨,沈钰杰.  汽车工程. 2014(03)
[4]车辆惯容器-弹簧-阻尼器半主动悬架模糊控制[J]. 汪若尘,孟祥鹏,施德华,陈兵,陈龙,席宁.  农业机械学报. 2013(12)
[5]简单三元件结构的车辆被动ISD悬架研究[J]. 杨晓峰,陈龙,沈钰杰,汪若尘.  机械设计. 2013(12)
[6]一种新型混合半主动控制策略在高速铁道车辆振动控制中的应用[J]. 廖英英,刘永强,杨绍普.  振动与冲击. 2013(12)
[7]基于有理函数的路面不平度时域模型研究[J]. 吴志成,陈思忠,杨林,张斌.  北京理工大学学报. 2009(09)
[8]德尔福的新一代 MagneRide磁流变阻尼可调减振器[J]. 邹得和.  汽车与配件. 2008(20)

博士论文
[1]基于动力吸振原理的车辆ISD悬架动力学特性与实现方法研究[D]. 杨晓峰.江苏大学 2013
[2]基于克隆选择优化的船舶航向自适应控制[D]. 胡江强.大连海事大学 2008
[3]基于HEI的车辆ISD悬架机电网络正实综合与被动控制研究[D]. 沈钰杰.江苏大学 2018

硕士论文
[1]车辆液电耦合式ISD悬架单神经元PID控制与试验研究[D]. 杜毅.江苏大学 2018
[2]高速滚珠丝杠副预紧力丧失对比试验及综合性能研究[D]. 王立.南京理工大学 2016
[3]空气悬架的力学特性及平顺性研究[D]. 丛寅学.吉林大学 2012
[4]滚珠丝杠副的模态分析及其运动可靠性分析[D]. 周亮.东北大学 2011
[5]多目标粒子群优化算法的研究及应用[D]. 王静.东北石油大学 2011
[6]四旋翼无人机自适应控制方法研究[D]. 岳基隆.国防科学技术大学 2010
[7]丝杠滚道型面误差测量仪机械系统设计与分析[D]. 张晓晶.南京理工大学 2009



本文编号：3704678