基于AMESim的EHA主动悬架建模与控制研究

发布时间：2017-09-24 16:52

  本文关键词：基于AMESim的EHA主动悬架建模与控制研究

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【摘要】：车辆悬架系统主要有三项评价指标:车体垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷。它们分别为乘坐舒适性指标、悬架弹簧寿命指标和轮胎抓地力指标。悬架系统的设计通常需要兼顾各项指标,但是被动悬架一旦设计成型其参数就固定不变,很难完全兼顾各种路面和多种驾驶需要,这就从本质上造成被动悬架性能指标之间的矛盾。近些年兴起的主动悬架作为一种先进的悬架技术,能够根据实时路况控制作动器输出作用力,使车辆处于最佳状态。首先研究路面模型作为车辆悬架外部激励产生的影响。通过系统建模与仿真软件AMESim建立了随机信号的等级路面模型以及阶跃、正弦、方波等确定信号的特殊路面模型,并在时域内进行仿真。本文研究被动悬架、半主动悬架和主动悬架的一般组成和工作原理,建立了1/4车的主动/被动悬架系统动力学模型。接着对主动悬架的EHA作动系统进行研究,根据直流无刷电机的工作原理建立简化等效模型,以及泵-液压缸系统模型,综合二者即得到EHA作动系统模型。对EHA作动系统进行仿真,研究系统响应和误差。由EHA模型结合主动悬架模型即得到EHA主动悬架系统的完整模型。主动悬架的控制算法决定其最终性能。本文着重研究天棚阻尼控制模型、地棚阻尼控制模型和PID控制模型。通过AMESim与Simulink对各控制算法在不同路面激励下进行联合仿真分析。从仿真结果综合看,各种控制算法的主动悬架对比被动悬架都提升一项或几项性能指标,但同时可能会影响其他指标,甚至劣于被动悬架。从算法的复杂性和可行性以及车辆使用等方面考虑,PID控制和天棚阻尼控制都是比较理想的控制算法,可以有效改善悬架系统最重要的性能指标—乘坐舒适性,相比被动悬架分别提升约45.6%和41%;相反,地棚阻尼控制主要改善轮胎动载荷指标,提升约33.8%,但是车身垂直加速度指标只提升了约11.3%。最后设计了1/4车悬架试验台,利用一套独立的作动系统产生振荡模拟路面颠簸。区别于其他文献常见的凸轮振动台,本文的设计方案理论上可以产生任何形式的外部激励,更加有助于悬架性能的研究,同时也使试验台整体结构更加紧凑。通过三维软件CATIA对不同设计方案进行模拟搭建和优化并确定了最终方案。根据计算分析选取作动器、液压包等主要实验器材,规范试验台搭建步骤和注意事项,为后续研究做好准备。
【关键词】：主动悬架 AMESim 仿真 EHA系统 试验台
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 悬架系统概述9-15
• 1.2.1 被动悬架9-11
• 1.2.2 半主动悬架11-13
• 1.2.3 主动悬架13-15
• 1.3 主动悬架控制策略15-16
• 1.4 主动悬架作动系统16-17
• 1.5 国内外研究现状和发展趋势17-19
• 1.6 论文主要研究内容19-21
• 2 路面和悬架模型21-30
• 2.1 悬架评价指标21-22
• 2.2 路面模型22-26
• 2.3 被动悬架模型26-27
• 2.4 主动悬架模型27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 主动悬架作动系统30-41
• 3.1 EHA系统模型30-33
• 3.2 系统仿真33-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 控制策略与仿真分析41-59
• 4.1 天棚阻尼控制41-45
• 4.2 地棚阻尼控制45-48
• 4.3 PID控制48-52
• 4.4 不同控制策略性能对比52-57
• 4.5 本章小结57-59
• 5 实验设计59-67
• 5.1 悬架试验台搭建方案59-62
• 5.2 作动系统校核及选型62-64
• 5.3 传感器选型64-65
• 5.4 搭建步骤及注意事项65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 结论及展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间的研究成果73

【参考文献】

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本文编号：912357