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油气悬架由于其刚度和阻尼的非线性特点,被广泛应用于大型工程车辆、特种车辆和重型越野车等车辆上。油气悬架的液压阻尼特性配合相应的管路和阀组等元件,通过控制算法,能够实现车辆半主动控制和车身姿态调整等功能。本文针对装有油气悬架的某三轴矿用自卸车,基于天棚控制理论和模糊控制理论,设计了车身姿态补偿控制算法,对车辆车身姿态进行了半主动控制。首先,基于Simulink建立了半主动油气悬架非线性数学模型,仿真分析了其基本特性;将阻尼力模型和弹性力模型从悬架模型中分离,通过仿真分别研究了半主动油气悬架的阻尼非线性特性与刚度非线性特性,验证了半主动油气悬架模型的正确性。其次,建立了某型矿用自卸车三轴九自由度振动模型和C级、D级随机路面时域模型。基于天棚控制算法计算车身垂向控制力,基于模糊控制算法计算车身姿态控制力,利用所设计的车身姿态补偿控制策略得到车身姿态补偿理想控制力,通过控制可调阻尼阀过流面积对车辆进行半主动控制。最后,对基于半主动油气悬架的车身姿态补偿控制策略的控制效果进行了仿真验证,对比分析了半主动油气悬架与被动油气悬架的性能,讨论了车身姿态控制的加入对半主动控制效果的影响;基于dSPACE进行了硬件在环仿真试验,对车身姿态补偿控制策略的逻辑正确性和有效性进行了验证。研究结果表明:与被动油气悬架相比,采用了半主动油气悬架的车辆,车身垂向加速度均方根值降低了20.38%,俯仰角加速度均方根值降低了19.99%,侧倾角加速度均方根值降低了24.14%,车身俯仰角均方根值降低了15.18%,车身侧倾角均方根值降低了14.60%,各悬架动行程和轮胎动载荷均方根值产生了不同程度的恶化,但在可接受的范围内,说明了车身姿态补偿控制策略能够有效抑制车身垂向振动、车身俯仰振动和侧倾振动,提高了车辆行驶平顺性和改善了车身姿态。车身姿态控制的加入对车辆动力学性能的影响较小,但却明显改善了车身姿态,表明向半主动控制中引入车身姿态控制的合理性和有效性。硬件在环仿真试验结果与数值仿真结果相吻合,验证了车身姿态补偿控制策略的逻辑正确性和实际可行性以及所搭建的硬件在环仿真平台试验效果较好。