车辆簧上质量受到四轮激励引起的振动是一个非线性的耦合过程。为了有效减振,根据达朗贝尔原理建立整车七自由度主动悬架模型,在左右轮迹相干函数的基础上建立四轮路面激励时域模型,采用微分几何解耦方法,对整车悬架系统进行解耦控制得到状态反馈,通过对反馈控制器中二阶系统仿真,运用遗传算法对其二阶系数进行全局寻优并获得最优解。仿真结果表明与被动悬架相比整车悬架经解耦遗传控制后,悬架垂向加速度、俯仰角加速度均方根值大幅衰减,达到了理想的预期。

为了让设计者从复杂的数学建模当中解放出来,从而专注于物理系统本身的研究,提出了一种可以基于AMESim与Simulink联合仿真的实验方法。以滤波白噪声作为路面输入,分别在AMESim和Simulink软件中搭建车辆1/4主动悬架模型,采用PID控制算法作为控制器,获得并分析了车身的垂直加速度、车身的动行程、车轮的动载荷的时域特性。仿真结果表明由于两者的仿真曲线基本完全重合,所以采用何种搭建方法均可达到预期效果。同Simulink搭建的悬架模型相比,基于AMESim物理模型的建模方式更加图形化、简单化。

执行器饱和非线性严重制约了主动悬架系统的良好减振性能。采用标准饱和函数向量描述悬架执行器饱和特性,建立具有执行器饱和的1/4车体主动悬架系统动力学模型。考虑饱和函数凸集表示,分析含执行器饱和的主动悬架收敛域估计问题,确定具有执行器饱和的主动悬架系统椭圆不变集条件,采用线性矩阵不等式(LMI,Linear Matrix Inequality)方法求解最大椭圆不变集。将反馈控制律当成一个优化参数,通过LMI方法获得系统反馈控制律。仿真结果表明,通过LMI设计的控制律能显著增大系统椭圆不变集,随执行器饱和度改变而改变并保证系统稳定工作,还可以改善执行器非线性现象对系统的不利影响。

主动悬架系统能显著提高车辆的行驶平顺性,是未来车辆悬架的发展方向,其关键问题是如何设计合适的控制规则,使车辆始终处于最优减振状态。因此,为了改善车辆的行驶平顺性,在1/4车辆主动悬架动力学模型的基础上,设计了一种自适应神经模糊推理系统的PID(ANFIS-PID)控制策略,并与传统PID控制策略进行了对比。结果表明相比于PID控制的主动悬架,采用ANFIS-PID控制的主动悬架能够更有效地降低车身加速度和轮胎动载荷,进一步提高了车辆的行驶平顺性。

针对目前电液伺服主动悬架所存在的稳定性差、结构复杂及成本高等缺点,将先进的电动静液压EHA(electro-hydrostatic actuator)技术应用于汽车主动悬架设计中,设计了EHA自供能量式汽车主动悬架。根据该主动悬架的工作原理与结构特点,建立了EHA主动悬架系统的键合图模型;利用Matlab/Simulink软件,在随机路面谱输入下,对该悬架系统进行了天棚控制、地棚控制仿真策略的对比研究。在理论分析的基础上,进行了EHA自供能量式主动悬架样机的选型、设计与试制,并研制了试验台架系统。试验结果表明天棚控制EHA主动悬架作用下,车身加速度下降13.28%,悬架动挠度下降10.50%,验证了所设计主动悬架系统的可行性与控制效果。

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。

为了克服主动悬架耗能大的缺点,提出一种基于电动静液压作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)的自供能式主动悬架结构。分别建立了该系统主动模式和馈能模式下的数学模型,分析了EHA主动悬架系统实现自供能的能量平衡条件,设计了包含上层切换控制器和下层天棚控制器的分层协调切换控制策略,仿真分析了天棚阻尼系数对改善悬架性能和实现自供能的影响,并通过仿真分析设计了合理的天棚阻尼系数。结果表明,该EHA自供能式主动悬架系统改善了悬架动态性能,实现了能量自供能,有效克服了主动悬架耗能大的缺陷。

车辆主动悬架是一种典型的主动隔振装置。本文作者曾提出过一个高速开关关阀控主动悬架系统，并通过实验证实其可以取得与现行压力比例阀控系统同等的控制效果。本研究为所建立的系统设计了一个带有状态观测器的最优调节器控制器。对应一个１／４车体模型进行了仿真分析与实验研究，结果表明，应用所设计的最优调节器控制器可使系统性能得到改善。

针对忽略作动器实际动作及液压系统参数造成目前的主动悬架模型精确性低的缺陷,结合液压原理,建立包含液压系统参数在内的主动悬架模型。通过分析LQG控制的原理及优点,确定车身加速度、悬架动挠度、车轮动位移的加权系数矩阵,以实现主动悬架的LQG控制。将SIMULINK仿真结果与被动悬架、主动悬架PID控制进行对比,并通过LQG控制模型及被动悬架模型,对系统进行频域分析。以LQG控制仿真试验为基础,对主动悬架耗能进行了研究。结果表明,包括液压系统参数在内的主动悬架LQG控制优化了传统主动悬架模型,车身加速度及车轮动位移参数较PID控制降低了40%以上,可提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性,特别是在系统的一阶固有频率处,拥有更好的减振效果。能耗仿真计算结果表明,选用衔铁质量小、衔铁组件刚度小的比例电磁铁,可以有效降低系统耗能30%以上,...

针对超磁致伸缩作动器(GMA)输出位移有限的问题,设计一种基于液压位移放大GMA系统,用于驱动列车主动悬架减振运动。采用Matlab数值仿真方法,建立液压放大GMA系统动力学模型与列车主动悬架动力学模型,以美国六级轨道高低不平顺作为输入激励,对比研究被动悬架与GMA系统主动悬架的减振性能。仿真结果表明,GMA系统主动悬架具有较好的减振效果,尤其是车体浮沉振动最大位移幅值从4.568mm减小到2.173mm,大大降低了车体振动幅值,改善了列车行驶的平顺性。