基于可变惯容的ISD悬架性能分析与试验研究

发布时间：2017-08-23 17:48

  本文关键词：基于可变惯容的ISD悬架性能分析与试验研究

  更多相关文章： 悬架 阻抗匹配 可变惯容 LQG控制 流体惯容器 台架试验

【摘要】：可变惯容的ISD悬架与车辆的匹配和控制是车辆系统动力学面临的一个新课题。本文根据机电相似原理将ISD悬架与车辆匹配的动力学问题等效为机械网络中的阻抗匹配问题。基于“惯容-弹簧-阻尼”三元件并联的ISD悬架结构,重点研究悬架与车辆的匹配机理;并提出一种可变惯容的ISD新型悬架,掌握新型车辆悬架的控制方法和流体惯容器的设计原理及性能试验等相关技术。依托某成熟轿车后悬,开发“惯容-弹簧-阻尼”三元件并联的ISD半主动悬架系统,经台架试验验证,为ISD悬架系统应用提供新的理论和方法支持。首先,针对传统悬架与车辆阻抗失配的问题,在传统悬架的结构基础上引入惯容器,提出“惯容-弹簧-阻尼”三元件并联的ISD悬架结构。基于该模型,根据机械网络理论,把悬架与车辆的阻抗匹配问题归结为一类含源线性单端口网络最大功率传输问题。运用最大功率传输理论,获得悬架与车辆的匹配机理,并建立传统动力学模型验证了匹配机理的正确性。其次,建立了“惯容-弹簧-阻尼”三元件并联的ISD被动悬架四分之一模型,仿真分析知其在车辆振动频域范围无法改善悬架工作性能,效果不佳。为解决该问题,基于“惯容-弹簧-阻尼”三元件并联的结构提出一种可变惯容的ISD半主动悬架;同时,综合悬架各性能指标设计了LQG控制器,对比分析了ISD半主动悬架的时域响应以及频域响应。随机路面激励下,在车速为20m/s时,车身加速度均方根值降幅9.49%,悬架动行程均方根值降幅35.04%,轮胎动载荷均方根值降幅0.38%,从仿真角度验证了ISD半主动悬架的性能优越性。最后,设计了一种流体惯容器装置,推导了该新型惯容器的惯容系数表达式,分析了其力学性能及非线性影响因素,并在电液伺服激振台上进行性能试验,验证了所建模型的正确性。在此基础上,试制了一种惯容系数三级可调式的流体惯容器装置,开展可变惯容的ISD半主动悬架台架性能试验,采用正弦输入、正弦扫频和随机输入三种激励模式。在随机输入激励试验中,相较于传统被动悬架,可变惯容的ISD半主动悬架在车速为30km/h、40km/h、50km/h时车身加速度均方根值分别减小了4.61%,3.78%,3.76%;悬架动行程均方根值分别减小了7.63%,3.89%,5.01%。试验结果与理论研究相吻合,进一步验证了可变惯容的ISD半主动悬架能有效改善车辆行驶的综合性能,兼顾行驶平顺性和操纵稳定性的要求。本文所作研究,揭示了ISD悬架与车辆的匹配机理,为车辆悬架系统动力学研究提供了新思路;流体惯容器装置的设计方法为ISD悬架系统应用奠定可靠的技术基础;提出可变惯容的ISD半主动悬架为ISD悬架的研究和悬架性能的提升开辟了新道路。
【关键词】：悬架 阻抗匹配 可变惯容 LQG控制 流体惯容器 台架试验
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 悬架发展回顾11-14
• 1.1.1 传统被动悬架11-12
• 1.1.2 可控悬架12-14
• 1.2 悬架新技术发展概况14-16
• 1.2.1 惯容器与“惯容-弹簧-阻尼”悬架的提出14
• 1.2.2“惯容-弹簧-阻尼”悬架研究现状14-16
• 1.3 本文的研究目的和主要内容16-19
• 1.3.1 研究目的和意义16-17
• 1.3.2 研究的主要内容17-19
• 第二章 悬架系统机械网络理论基础19-27
• 2.1 新机电相似理论19-20
• 2.2 机械阻抗20-22
• 2.2.1 机械阻抗基本定义20-21
• 2.2.2 机械阻抗的形式21-22
• 2.2.3 并联及串联系统的阻抗特性22
• 2.3 机械网络理论22-26
• 2.3.1 机械网络图的基本规则与绘制流程23
• 2.3.2 戴维南等效系统23-25
• 2.3.3 最大功率传输理论25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 ISD悬架网络模型建立及特性分析27-36
• 3.1 ISD悬架网络模型27-28
• 3.2 最大功率传输理论在ISD悬架中的应用28-31
• 3.3 匹配机理的正确性验证31-34
• 3.3.1 传统模型31-32
• 3.3.2 无阻尼系统分析32-33
• 3.3.3 有阻尼系统分析33-34
• 3.4 悬架参数匹配规律的运用34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 ISD半主动悬架模型建立及分析36-53
• 4.1 LQG控制36-38
• 4.1.1 LQG控制定义36
• 4.1.2 LQG控制原理36-38
• 4.2 ISD半主动悬架模型建立38-45
• 4.2.1 车辆悬架系统评价体系38-39
• 4.2.2 ISD被动悬架性能分析39-40
• 4.2.3 ISD半主动悬架模型建立及分析40-42
• 4.2.4 LQG控制器设计及加权系数优化42-45
• 4.3 系统仿真分析45-52
• 4.3.1 路面输入模型45-46
• 4.3.2 时域仿真分析46-51
• 4.3.3 频域仿真分析51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 流体惯容器的设计及其性能分析53-64
• 5.1 流体惯容器模型53-55
• 5.2 流体惯容器装置及性能试验55-63
• 5.2.1 试验设备与仪器56-57
• 5.2.2 试验结果57-60
• 5.2.3 结果分析60-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 可变惯容的ISD半主动悬架台架试验64-79
• 6.1 dSPACE半实物仿真试验64-65
• 6.2 试验设备与仪器65-67
• 6.2.1 数据采集65-66
• 6.2.2 试验设备66-67
• 6.3 台架试验67-78
• 6.3.1 试验方案67-69
• 6.3.2 正弦输入试验69-71
• 6.3.3 正弦扫频试验71-73
• 6.3.4 随机输入试验73-78
• 6.4 本章小结78-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 7.1 总结79-80
• 7.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-86
• 攻读学位期间参加的科研项目及学术成果86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杨晓峰;陈龙;沈钰杰;汪若尘;;简单三元件结构的车辆被动ISD悬架研究[J];机械设计;2013年12期

2 孙晓强;陈龙;汪少华;袁朝春;张孝良;;2级串联式ISD悬架非线性建模与参数优化[J];农业机械学报;2014年06期

3 孙晓强;陈龙;张孝良;聂佳梅;陈兵;;基于ADAMS的滚珠丝杠式ISD悬架平顺性仿真研究[J];车辆与动力技术;2012年02期

4 ;[J];;年期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨晓峰;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];江苏大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨军;基于可变惯容的ISD悬架性能分析与试验研究[D];江苏大学;2016年

，

本文编号：726453