基于液电馈能悬架的车身姿态控制研究

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车身姿态对汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性具有非常显著的影响,主动悬架可以通过控制车身姿态实现整车动力学性能的提升,由于高能耗限制其广泛应用。近些年来兴起的液电馈能悬架能够提供与传统悬架相近的减振性能,而且具有传统悬架不具备的阻尼调节能力,为基于悬架系统的车身姿态控制提供了新的结构与设计思路。因此,本文选择液电馈能悬架整车应用与车身姿态耦合控制进行研究,主要研究内容及工作如下:(1)基于14自由度车辆动力学模型和液电馈能悬架模型,建立液电馈能悬架整车动力学相耦合理论模型。进行半桥式液电馈能悬架理论模型构建,对馈能悬架液压系统流量及参数进行分析,获得固有阻尼力模型。基于馈能电路分析,建立液电馈能悬架可控阻尼力模型,将两种阻尼力耦合进行液电馈能悬架的机-电-液耦合的阻尼力模型构建。基于14自由度车辆动力学模型,采用液电馈能悬架代替传统悬架阻尼力的方法,推导出液电馈能悬架与14自由度车辆动力学模型相耦合的理论模型。(2)提出采用恒流控制方法进行馈能悬架可控阻尼力与整车姿态耦合控制研究。为了实现车身姿态控制与调节,需要改变悬架特性,因此根据液电馈能悬架工作原理,选择调节可控阻尼力来实现车身姿态调节。通过对馈能悬架控制策略的研究与分析,对馈能电路进行恒流控制来实现液电馈能悬架可控阻尼力与车身姿态的耦合控制。(3)构建液电馈能悬架与整车动力学相耦合的仿真模型。基于AMEsim仿真平台搭建液电馈能悬架与14自由度车辆动力学模型相耦合的仿真模型,包含道路、轮胎、底盘、动力总成、转向和制动等子模型,通过调节恒流控制的电流数值,模拟车辆在随机路面、双移线和蛇形三种工况中的行驶状态,分析恒流控制方法对车身姿态控制的影响。仿真结果表明:恒流控制方法可以提高车辆的抗侧倾能力,且在设定范围内随着控制电流的增大,车身姿态的控制效果逐渐提高。(4)基于整车耦合的液电馈能悬架系统进行不同工况的实车道路试验。基于丰田雅力士试验车辆,将原车悬架替换为液电馈能悬架进行整车试验,进行随机路面、双移线和蛇形三种工况下的实车试验,得到恒流控制方法对车身垂向加速度、侧倾角、俯仰角的控制效果,结果验证了恒流控制方法对车身姿态控制的有效性方法。本文的研究成果可为液电馈能悬架进行整车应用和车身姿态控制提供理论依据,拓展了液电馈能悬架的应用领域,为车身姿态控制提供了一种新的方案与思路,具有非常重要的意义。
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