汽车电液悬架主动抗侧倾控制性能研究

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悬架系统作为直接影响汽车驾驶和乘坐舒适性的重要组成部分,也关乎着整车的安全性,因商用车辆重心较高,时常在高速过弯时发生侧翻。通过主动悬架可以提高汽车抗侧倾性能,但因目前应用的主动悬架对汽车抗侧倾的控制范围有限,且能耗过大,成本较高,导致主动悬架很少应用在汽车抗侧倾控制上。为解决以上问题,本文提出一种汽车电液悬架,具有能量回收功能,并且在汽车侧倾角较大或临近侧翻时,也可以起到很好的控制效果。本文围绕选题“汽车电液悬架主动抗侧倾控制性能研究”,设计汽车电液悬架主动馈能模式和主动抗侧倾模式,建立馈能模式和主动抗侧倾模式仿真模型,设计主动抗侧倾控制策略,并进行仿真验证。论文主要研究内容如下:第一,围绕本文的选题,查阅国内外相关文献,分析国内外研究现状和本选题的研究背景和意义,综述汽车电液悬架主动抗侧倾控制中涉及的馈能悬架、主动悬架和悬架抗侧倾控制系统等关键技术的国内外研究现状,分析对比目前应用于车辆抗侧倾控制悬架系统的优劣势,并提出论文的主要研究内容。第二,提出汽车电液悬架主动抗侧倾控制系统,阐述馈能模式和主动抗侧倾控制系统的工作原理,搭建液压马达、液压整流桥、高压蓄能器、恒电流控制电路的数学模型;并对减振器外特性影响因素进行分析,为后文馈能模式和主动抗侧倾控制系统的模型搭建和性能验证提供理论支持。第三,搭建整车的七自由度车辆动力学模型、轮胎模型,通过白噪声法建立单轮路面激励模型,通过左右相关性和延时性分别搭建左右轮路面激励模型和前后轮路面激励模型,整合后得到四轮输入的路面激励模型。第四,搭建汽车电液悬架馈能模式仿真模型并进行仿真;通过仿真对装配有电液悬架的车辆在随机路面输入和正弦激励路面输入下的整车平顺性进行研究,仿真结果表明,装配有电液悬架的车辆能够改善车辆的平顺性。最后,对装配有电液悬架的汽车在随机路面输入和正弦激励路面输入下的馈能特性进行仿真分析。仿真结果表明,电液悬架具有较好的悬架运动能量回收潜力。第五,设计电液悬架主动抗侧倾模式的模糊PID控制策略和侧倾力矩分配方案,以及主动抗侧倾模式的底层执行机构逻辑门限值控制策略。通过MATLAB/Simulink、Truck Sim和AMESim仿真软件,搭建电液悬架主动抗侧倾模式控制策略联合仿真平台。并在不同工况下,对电液悬架主动抗侧倾模式控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,鱼钩转向工况下,电液悬架主动抗侧倾控制策略有效地抑制了车辆侧翻,而无控制车辆发生侧翻,可知主动抗侧倾模式控制策略对车辆稳定性有所改善,且在车辆高速紧急避障时有较好的控制效果,并且在很大程度上能够防止车辆侧翻,为驾驶员的生命安全提供最大限度的保障。
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