液压互联悬架建模及控制策略研究

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汽车悬架系统不仅要满足人们对操纵稳定性的要求,还要满足乘客的乘坐舒适性。相对较硬的悬架汽车可以拥有较好的操纵稳定性,但是其乘坐舒适性相对较差。互联悬架系统中一个车轮运动产生的作用力可以通过机械或者液压方式传递给另外一个车轮,在特定的车身-车轮运动模态下获得较好的汽车动态性能,实现对汽车平顺性和操纵稳定性的协调控制。本文首先提出一种抗侧倾抗俯仰的新型被动液压互联悬架,此悬架可以同时实现对车身俯仰和侧倾振动模态的协调控制,在汽车转向和制动情况下提高其平顺性和操纵稳定性。建立七自由度整车模型,运用模态分析方法对比分析液压互联悬架系统对整车车体振动模态的影响,结果表明安装抗侧倾抗俯仰的液压互联悬架系统后,车体俯仰刚度和侧倾刚度增强,汽车的抗侧倾抗俯仰性能得到显著提高。对汽车悬架系统的简化和建模,建立了汽车整车七自由度动力学模型,然后在被动悬架的基础上建立了线性的主动悬架模型,运用运动模态能量法来识别主要的汽车运动模态,并且在在道路颠簸、转弯和制动情况下对七自由度整车模型上进行仿真验证,得到的结果显示模态能量法可以通过总能量和能量分配比的角度分析汽车的动态特性,为主动液压互联悬架的实时控制奠定了基础。本文建立了主动液压互联悬架的模糊切换控制算法,设计三个不同的模糊控制器分别对汽车的车身俯仰、车身侧倾和车身垂向进行控制,在制动和鱼钩试验以及制动和紧急转弯两种工况下对设计的模糊控制器的有效性进行验证,在四通道悬架试验台上对设计的模糊控制器进行试验验证。结果分析采用模糊控制和切换控制的主动悬架可以提供给车辆所需求的抗侧倾力、抗俯仰力,防止车辆侧翻,提高汽车制动性能。
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