基于AMEsim和SIMULINK的半主动悬架建模及模糊控制研究
发布时间：2021-08-21 05:59
传统的被动悬架基于特定的工况设计而成,一旦设计完成参数无法改变,极大地限制了悬架系统对不同路面条件和不同运行工况的适应能力。阻尼可调半主动悬架以其性能优良、成本低廉等优点而成为研究热点。本文基于普通双筒减震器和模糊控制原理,针对阻尼可调的半主动悬架和悬架模糊控制策略展开研究。论文主要内容如下:（1）以某车型为研究对象,分析其被动减震器结构和工作原理,推导了减震器数学模型。在动力学软件AMEsim中建立减震器动力学仿真模型,并通过性能试验验证仿真模型的正确性。然后基于所建立的被动减震器动力学模型,对减震器结构进行改进,得到了一种节流口开度可调的半主动减震器,并建立了半主动减震器动力学仿真模型,仿真结果表明减震器阻尼力随节流口开度有效变化。（2）基于动力学软件AMEsim分别建立了配有被动减震器和半主动减震器的整车15自由度动力学仿真模型。（3）根据模糊控制原理,针对该车型设计了半主动悬架传统模糊控制策略,并在传统模糊控制策略基础上,设计了变论域模糊控制策略。通过MATLAB/SIMULINK搭建了两种控制策略的控制器模型。（4）针对B级随机路面、脉冲路面、阶跃转向和加速-制动四种工况,进...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整车悬架系统
基于AMEsim和SIMULINK的半主动悬架建模及模糊控制研究10图2.1AMEsim操作主界面2.2被动减震器数学建模当前大部分汽车的被动悬架系统采用了筒式减震器，其中能够在压缩行程和复原行程中都起减震作用的称为双向作用筒式减震器，即双筒减震器。减震器内部结构复杂，包含多个阀系结构，各阀系结构共同作用实现减震效果[33-34]。本节针对普通双筒减震器的结构和原理进行分析，推导了减震器数学模型，为减震器AMEsim建模提供理论依据。2.2.1被动减震器结构及工作原理分析被动双筒减振器的主要组成结构有活塞总成、活塞杆、底阀总成、工作缸、储油缸等。工作缸分为上腔和下腔，分别为活塞上下两端的腔室。在活塞总成上设有流通阀和复原阀，而底阀上则设有压缩阀和补偿阀。一般情况下，补偿阀及流通阀的开阀压力相对较小，可以看作单向阀，即当阀的两端存在使得阀打开的压力差时，流通阀和补偿阀便会开启；当阀两端的压力差的方向为使阀关闭的方向时，流通阀和补偿阀便会紧闭。复原阀与压缩阀则是两个溢流阀，减震器不工作时，阀在弹簧产生的预紧力作用下关闭；减震器工作时，当阀片两端的压力差的作用方向为开阀方向，且该力值高于预紧力时，阀开启，反之，阀关闭。在工作缸中会充入工作油液，储油腔内还会打入低压氮气。双筒减震器结构如图2.2所示，活塞总成和底阀总成的结构图如图2.3所示。
基于AMEsim和SIMULINK的半主动悬架建模及模糊控制研究12阀系的节流作用共同产生了阻尼力。（二）压缩行程在压缩行程中，活塞相对于工作缸向下运动，造成工作缸下腔的封闭容积减小，上腔的封闭容积变大，导致下腔中工作油液压力升高，上腔中工作油液压力降低，致使复原阀和补偿阀关闭。与拉伸行程原理类似，由于活塞杆占据了工作缸上腔的部分容积，导致下腔排出的工作油液体积大于上腔容积的增大量，因此下腔中的部分工作油液会流经底阀系回到储油缸。当活塞低频运动时，作用在压缩阀两端的压力差不足以克服弹簧预紧力，压缩阀关闭，工作油液流经底阀常通孔、压缩阀常通孔，由下腔流回储油缸。而当活塞高频运动时，作用于压缩阀的压力大于其开阀压力，压缩阀开启，工作油液经压缩阀进入储油缸。在压缩过程中，各阀系的节流作用为减震器提供了压缩行程的阻尼力。图2.4拉伸行程原理图2.5压缩行程原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种汽车磁流变半主动悬架的研制[J]. 寇发荣,范养强,刘攀,张冬冬. 机械设计与制造. 2017(12)
[2]车辆悬架系统及其性能评价综述[J]. 张俊红,洪刘生,杨文钊,郭鹏,He Zhenpeng. 机械设计与研究. 2015(06)
[3]车辆悬架联合反馈半主动控制算法[J]. 张进秋,张磊,彭志召,蒋磊,王兴野. 汽车工程. 2015(09)
[4]可变容积附加气室空气悬架的参数优化与控制[J]. 李仲兴,琚龙玉,江洪,黄定师. 汽车工程. 2015(08)
[5]基于电磁阀减振器的1/4车辆半主动悬架非线性控制[J]. 杨柳青,陈无畏,高振刚,陈一锴. 农业机械学报. 2014(04)
[6]磁流变减振器建模与试验[J]. 马然,朱思洪,梁林,TALPUR Mashooque Ali. 机械工程学报. 2014(04)
[7]车辆半主动悬架粒子群模糊混合控制策略[J]. 严天一,闫海敬,侯兆萌,王玉林,张鲁邹,陈焕明. 农业机械学报. 2013(08)
[8]装甲车辆磁流变半主动悬架变论域模糊控制[J]. 刘非,李以农,郑玲. 汽车工程. 2013(08)
[9]基于最优控制和模糊控制的半主动悬架仿真研究[J]. 顾海明,赵桂范,杨佳璘,曹建骁,青坷. 机械设计与制造. 2013(06)
[10]基于AMESim双筒叠加阀片式充气减振器建模与仿真[J]. 马天飞,崔泽飞,张敏敏. 机械工程学报. 2013(12)
博士论文
[1]阻尼连续可调油气悬架及其控制技术研究[D]. 任宏斌.北京理工大学 2016
[2]基于电动轮汽车的制动踏板行程模拟器及制动平顺性研究[D]. 郑竹安.吉林大学 2013
[3]车辆主动悬架集成控制策略研究[D]. 于显利.吉林大学 2010
[4]基于IPSO-BP网络的汽车半主动悬架控制算法研究[D]. 胡庆玉.吉林大学 2010
[5]自适应单神经元智能控制策略及其在汽车主动悬架中的应用研究[D]. 金耀.湖南大学 2007
硕士论文
[1]磁流变半主动悬架系统控制策略的研究[D]. 王国敬.哈尔滨工业大学 2013
[2]一种车用主动悬架装置及其控制策略研究[D]. 李航.吉林大学 2013
[3]汽车电控半主动悬架的混合仿真[D]. 罗浩铭.西南交通大学 2012
[4]电控悬架的硬件在环仿真研究[D]. 房程程.西南交通大学 2011
[5]汽车半主动悬架的模糊PID控制研究[D]. 曾洁如.湖南大学 2010
[6]基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究[D]. 王晓莲.吉林大学 2009
[7]磁流变减振器半主动悬架控制仿真及试验研究[D]. 王祺明.合肥工业大学 2009
本文编号：3355019
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整车悬架系统
基于AMEsim和SIMULINK的半主动悬架建模及模糊控制研究10图2.1AMEsim操作主界面2.2被动减震器数学建模当前大部分汽车的被动悬架系统采用了筒式减震器，其中能够在压缩行程和复原行程中都起减震作用的称为双向作用筒式减震器，即双筒减震器。减震器内部结构复杂，包含多个阀系结构，各阀系结构共同作用实现减震效果[33-34]。本节针对普通双筒减震器的结构和原理进行分析，推导了减震器数学模型，为减震器AMEsim建模提供理论依据。2.2.1被动减震器结构及工作原理分析被动双筒减振器的主要组成结构有活塞总成、活塞杆、底阀总成、工作缸、储油缸等。工作缸分为上腔和下腔，分别为活塞上下两端的腔室。在活塞总成上设有流通阀和复原阀，而底阀上则设有压缩阀和补偿阀。一般情况下，补偿阀及流通阀的开阀压力相对较小，可以看作单向阀，即当阀的两端存在使得阀打开的压力差时，流通阀和补偿阀便会开启；当阀两端的压力差的方向为使阀关闭的方向时，流通阀和补偿阀便会紧闭。复原阀与压缩阀则是两个溢流阀，减震器不工作时，阀在弹簧产生的预紧力作用下关闭；减震器工作时，当阀片两端的压力差的作用方向为开阀方向，且该力值高于预紧力时，阀开启，反之，阀关闭。在工作缸中会充入工作油液，储油腔内还会打入低压氮气。双筒减震器结构如图2.2所示，活塞总成和底阀总成的结构图如图2.3所示。
基于AMEsim和SIMULINK的半主动悬架建模及模糊控制研究12阀系的节流作用共同产生了阻尼力。（二）压缩行程在压缩行程中，活塞相对于工作缸向下运动，造成工作缸下腔的封闭容积减小，上腔的封闭容积变大，导致下腔中工作油液压力升高，上腔中工作油液压力降低，致使复原阀和补偿阀关闭。与拉伸行程原理类似，由于活塞杆占据了工作缸上腔的部分容积，导致下腔排出的工作油液体积大于上腔容积的增大量，因此下腔中的部分工作油液会流经底阀系回到储油缸。当活塞低频运动时，作用在压缩阀两端的压力差不足以克服弹簧预紧力，压缩阀关闭，工作油液流经底阀常通孔、压缩阀常通孔，由下腔流回储油缸。而当活塞高频运动时，作用于压缩阀的压力大于其开阀压力，压缩阀开启，工作油液经压缩阀进入储油缸。在压缩过程中，各阀系的节流作用为减震器提供了压缩行程的阻尼力。图2.4拉伸行程原理图2.5压缩行程原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种汽车磁流变半主动悬架的研制[J]. 寇发荣,范养强,刘攀,张冬冬. 机械设计与制造. 2017(12)
[2]车辆悬架系统及其性能评价综述[J]. 张俊红,洪刘生,杨文钊,郭鹏,He Zhenpeng. 机械设计与研究. 2015(06)
[3]车辆悬架联合反馈半主动控制算法[J]. 张进秋,张磊,彭志召,蒋磊,王兴野. 汽车工程. 2015(09)
[4]可变容积附加气室空气悬架的参数优化与控制[J]. 李仲兴,琚龙玉,江洪,黄定师. 汽车工程. 2015(08)
[5]基于电磁阀减振器的1/4车辆半主动悬架非线性控制[J]. 杨柳青,陈无畏,高振刚,陈一锴. 农业机械学报. 2014(04)
[6]磁流变减振器建模与试验[J]. 马然,朱思洪,梁林,TALPUR Mashooque Ali. 机械工程学报. 2014(04)
[7]车辆半主动悬架粒子群模糊混合控制策略[J]. 严天一,闫海敬,侯兆萌,王玉林,张鲁邹,陈焕明. 农业机械学报. 2013(08)
[8]装甲车辆磁流变半主动悬架变论域模糊控制[J]. 刘非,李以农,郑玲. 汽车工程. 2013(08)
[9]基于最优控制和模糊控制的半主动悬架仿真研究[J]. 顾海明,赵桂范,杨佳璘,曹建骁,青坷. 机械设计与制造. 2013(06)
[10]基于AMESim双筒叠加阀片式充气减振器建模与仿真[J]. 马天飞,崔泽飞,张敏敏. 机械工程学报. 2013(12)
博士论文
[1]阻尼连续可调油气悬架及其控制技术研究[D]. 任宏斌.北京理工大学 2016
[2]基于电动轮汽车的制动踏板行程模拟器及制动平顺性研究[D]. 郑竹安.吉林大学 2013
[3]车辆主动悬架集成控制策略研究[D]. 于显利.吉林大学 2010
[4]基于IPSO-BP网络的汽车半主动悬架控制算法研究[D]. 胡庆玉.吉林大学 2010
[5]自适应单神经元智能控制策略及其在汽车主动悬架中的应用研究[D]. 金耀.湖南大学 2007
硕士论文
[1]磁流变半主动悬架系统控制策略的研究[D]. 王国敬.哈尔滨工业大学 2013
[2]一种车用主动悬架装置及其控制策略研究[D]. 李航.吉林大学 2013
[3]汽车电控半主动悬架的混合仿真[D]. 罗浩铭.西南交通大学 2012
[4]电控悬架的硬件在环仿真研究[D]. 房程程.西南交通大学 2011
[5]汽车半主动悬架的模糊PID控制研究[D]. 曾洁如.湖南大学 2010
[6]基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究[D]. 王晓莲.吉林大学 2009
[7]磁流变减振器半主动悬架控制仿真及试验研究[D]. 王祺明.合肥工业大学 2009
本文编号：3355019
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