基于预瞄技术的汽车磁流变半主动悬架控制方法

基于预瞄技术的汽车磁流变半主动悬架控制方法作者：李礼夫，宋俊，LILi-fu，SONGJun作者单位：华南理工大学,汽车工程学院,广东,广州,510640刊名：功能材料英文刊名：JOURNALOFFUNCTIONALMATERIALS年，卷(期)：2006，37(5)被引用次数：2次参考文献(8条)1.李幼德.宋大凤查看详情[期刊论文]-吉林大学学报(理学版)2004(01)2.喻凡.林逸汽车系统动力学20053.LeeHS.ChoiSB查看详情20004.WangDH.LiaoWH查看详情2005(01)5.廖昌荣.张玉麟.陈伟民查看详情[期刊论文]-功能材料与器件学报2001(04)6.喻凡.郭孔辉查看详情1999(02)7.MarzbanradJ.AhmadiG查看详情20048.ThompsomAG.DavisBR查看详情2005相似文献(10条)1.期刊论文赵剡水.周孔亢.李仲兴.姚斌.ZHAOYanshui.ZHOUKongkang.LIZhongxing.YAOBin磁流变减振器半主动悬架的系统时滞-机械工程学报2009,45(7)时滞导致磁流变减振器可控阻尼力的不同步,降低了车辆半主动悬架的性能及其稳定性,因此时滞问题是近年来半主动悬架的研究热点之一.基于RD-1005-3磁流变减振器的响应特性,在半主动悬架临界时滞理论分析的基础上,建立含有时滞的磁流变半主动悬架的数学模型与传递函数,分析时滞对悬架幅频特性的影响:通过对临界时滞数值解的分析,为磁流变半主动悬架控制系统的时滞研究提供理论依据.在模糊控制策略的基础上,运用Smith预估补偿控制对系统进行时滞补偿,并在Matlab中进行仿真分析.对搭建的单质量磁流变半主动悬架系统进行台架试验,仿真和试验数据均表明进行时滞补偿的系统很好地改善了悬架性能.2.学位论文杨小卫磁流变减振器磁路分析及磁流变半主动悬架控制策略研究2007可调阻尼减振器是影响车辆半主动悬架振动控制效果的重要部件之一，目前相关的研究正日益得到重视。磁流变减振器可以在外加磁场作用下实现阻尼力的无级可调，能够根据系统的振动特性产生最佳阻尼力，实现悬架振动的半主动控制，而且在零磁场下相当于传统的被动液压阻尼器，具有较强的可靠性，在车辆工程界正受到广泛重视。车辆半主动悬架较被动悬架提高了乘坐舒适性和操纵稳定性，同时又比主动悬架有良好的性价比，耗能小，而基于磁流变减振器的车辆半主动悬架可以进一步提升悬架性能，成为近年来车辆工程研究的热点方向之一。本文简述了磁流变技术及磁流变减振器的发展过程和研究现状，探讨了车辆半主动悬架技术的发展趋势。结合当前磁流变减振器研究中的关键问题，对磁流变减振器的磁路设计从理论和有限元分析的角度进行了深入的探讨。建立了采用Fuzzy-PID控制理论的半主动悬架振动模型，对采用磁流变阻尼可调减振器的车辆半主动悬架控制理论进行研究。探讨了磁流变液的流变机理和磁流变减振器的工作原理，对磁流变减振器中产生和改变磁场的关键部位之一--磁路的设计原理进行分析，为磁流变减振器的磁路设计提供理论基础。利用有限元法对磁流变减振器的电磁场进行数值模拟，研究磁场在减振器磁路内部的分布。对磁场中各励磁材料结构尺寸，材料特性等因素对减振器磁路及整体性能的影响进行了研究，分析具体的影响规律。研究不同磁路级数时，磁路结构参数对磁路性能的影响和磁路性能的差异。台架实验研究了磁流变减振器的外特性，结果表明磁流变减振器阻尼力存在可控特性和迟滞性。分析了磁流变减振器可控阻尼力与控制电流之间的关系，根据实验数据拟合了库仑阻尼力一电流的关系曲线，为磁流变减振器控制模型的建立和半主动悬架系统控制提供了理论支持。在模糊控制和PID控制的基础上建立了Fuzzy-PID开关切换控制策略，并采用工程整定法确定PID参数。基于2自由度1/4车辆模型，对MR半主动悬架进行控制仿真，结果表明采用Fuzzy-PID控制时，簧载质量加速度、悬架动挠度较Fuzzy控制时都有所减少小，收到较好的减振效果，悬架平顺性得到进一步改善。综合悬架性能要求，和Fuzzy控制策略比较，Fuzzy-PID开关切换控制的控制效果相对更好，适用于车辆悬架复杂非线性系统的建模与控制。进行控制系统软、硬件的选用与开发，编写了基于Fuzzy-PID开关切换控制策略的半主动悬架控制程序，采用单片机开发了半主动悬架Fuzzy-PID控制器。基于该控制器进行了台架实验，结果表明：磁流变半主动悬架同被动悬架相比，簧载质量加速度有较大改善，尤其簧载质量在低频共振点附近有明显改善。实验验证了所提出的控制方法和控制系统的正确性、可行性，设计的Fuzzy-PID控制系统可以较好地抑制车身振动。3.期刊论文姚嘉凌.郑加强.易捷.YAOJia-ling.ZHENGJia-qiang.YIJie滞回模型磁流变减振器半主动悬架模糊控制-机械设计与研究2008,24(5)为了获得磁流变减振器便于控制的精确力学模型,在正弦激励下对磁流变减振器进行了特性试验,利用试验数据拟合了一种滞回模型,以此来表示磁流变减振器的动态响应特性,比较由此模型仿真和实测的阻尼力,表明此模型既能较好地描述其滞回特征,亦能简单明了地表达逆向动态特性,可在开环控制策略下容易地获得理想的阻尼力,利用此模型设计了一个开环控制策略下的模糊控制器,比较所设计的模糊控制器和天棚控制器及被动悬架的性能,采用四分之一悬架模型采进行分析和仿真,随机路面激励下的数值仿真进一步证实了此控制器的有效性,其综合性能比天棚控制和被动悬架均有较大幅度的提高.4.学位论文王祺明磁流变减振器半主动悬架控制仿真及试验研究2009随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们对汽车整体性能的要求也在不断提高。悬架系统对汽车整车行驶性能(如行驶平顺性、操纵稳定性等)有举足轻重的影响。传统汽车悬架很难使车辆平顺性和操纵稳定性同时达到最优，因此针对主/半主动悬架的研究变得越来越迫切。其中半主动悬架既克服了被动悬架的性能局限又克服了主动悬架的高成本、高能耗的缺点，已成为汽车界研究的热点。而在半主动悬架中，采用改变粘性系数来连续地调节悬架阻尼力磁流变减振器，已受到人们越来越多的关注。本文在ADAMS/CAR中建立了整车虚拟样机模型，利用整车八块板的原理，将车身运动分解为垂直运动、俯仰、侧倾三种运动，结合磁流变减振器工作原理，采用模糊控制理论和变论域模糊控制理论，针对上述三种运动设计了模糊控制策略和变论域模糊控制策略，分别控制车辆的垂直运动、俯仰运动和侧倾运动，并在MATLAB/Simulink中建立了半主动悬架的控制子系统。采用ADAMS/Car和Simulink联合仿真的方法，对装备被动悬架和不同控制策略的磁流变减振器半主动悬架的整车虚拟样机模型进行了平顺性仿真。联合仿真避免了建立整车动力学方程及人工数学计算，大大地提高了仿真研究的效率和精度，可以预测和改善车辆机械和控制系统的整体性能，同传统的方法相比有明显的优势。对平顺性脉冲输入和随机输入仿真结果分析表明：磁流变减振器半主动悬架可以明显抑制车身振动，提高整车的平顺性，而变论域模糊控制策略由于继承了模糊控制的优点，又克服了它的缺点，控制效果要优于模糊控制策略。最后进行了实车台架试验和道路试验，进一步验证了制定的控制策略，为进一步的研究和开发磁流变减振器半主动悬架产品提供了参考。5.期刊论文李以农.郑玲.LiYinong.ZhengLing基于磁流变减振器的汽车半主动悬架非线性控制方法-机械工程学报2005,41(5)考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性,建立车辆半主动悬架非线性动力学模型.应用微分几何非线性控制,经过适当的非线性状态和反馈变换,实现半主动悬架非线性系统的精确线性化,并对系统实施非线性状态反馈控制;根据预定的控制目标及模糊控制策略调节控制参数,设计模糊控制器,对悬架系统进行了控制仿真研究;利用神经网络模式识别能力对输入数据处理辨别,设计控制网络层,从而达到提高悬架工作性能,改善汽车行驶舒适性的目的.将三种非线性控制方法的仿真结果进行分析比较表明:经模糊控制或神经网络控制后的悬架承受的冲击响应小、振动强度低,比微分几何控制能获得更优异的性能.6.学位论文刘韶庆磁流变可调阻尼减振器的特性研究2007相对于被动悬架，半主动悬架可以同时兼顾平顺性和操纵稳定性的双重要求，成为车辆悬架技术研究的重要内容。磁流变减振器作为一种有前途的悬架系统半主动控制可调阻尼减振器件，己引起了广泛的关注。国外已有商品化的磁流变减振器，并开始应用在某些高档轿车上，但使用过程中还存在着如流变液特性不稳定、工作温升、耐久性、响应特性等方面的问题，技术有待进一步提高和完善，国内对磁流变减振器技术的研究还处于起步阶段。本文简述了车辆悬架及减振器技术的发展趋势，磁流变技术及磁流变减振器的发展过程和研究现状，结合当前磁流变液及磁流变减振器使用及研究较为集中的问题，对磁流变减振器的阻尼特性、流场特性、温度特性、响应特性，从理论分析和实验研究的角度进行较为深入的探讨。为磁流变减振器的性能提高和在车辆悬架上的应用提供研究依据。综合分析了磁流变减振器阻尼力常用计算模型的特点，探讨减振器阻尼力的计算模型参数变化规律。对所研究的LordRD-1005-3磁流变减振器阻尼特性进行实验测试，结果表明了磁流变减振器阻尼力的可控特性和迟滞性。根据采用三角波激励的磁流变阻尼特性测试数据，拟合了其库仑力一电流的关系曲线，拟合方程可以用于系统控制。同时，拟合曲线表明，在小电流范围内两者近似成线性关系，在电流达到1.2A以后，随电流增加库仑力的变化趋势保持平稳，表明了材料磁饱和特性对磁流变减振器阻尼性能的影响。以流动模式磁流变减振器的流量模型、湍流运动控制方程和计算方法、初始边界条件设定和计算网格划分为主要内容，在Fluent中建立了基于流动模式磁流变减振器的三维动态模型。对流场内压力分布、流场的速度矢量进行数值模拟，分析磁流变减振器内部流场分布的影响因素及流场对减振器阻尼特性的影响。计算结果表明，流场分布与阻尼通道上下表面及活塞结构形状有关，几何形状越复杂越容易导致流场出现紊流，在所计算的速度范围内，都会在压缩复杂表面的几何变化处形成紊流，紊流大小与活塞运动速度成正比，且和振动速度的方向有关。压力分布是影响示功特性的主要因素，正反行程的压力图变化规律极其相似，只是高低压刚好相反，说明了减振器示功图对称的原因。通过台架实验研究了磁流变减振器阻尼力的高温衰退特性，建立了基于台架实验的磁流变减振器温度变化的理论模型，建立的理论模型可以预测磁流变减振器温度变化历程。试验和理论分析表明，外界激励方式和工作电流大小是导致磁流变减振器工作过程中温度升高的主要因素。提出了考虑散热因素的磁流变减振器结构参数设计条件。建立了基于模糊控制策略的半主动悬架系统振动模型，研究磁流变半主动悬架中减振器发热量的理论模型，分析了行驶车速、路面等级和悬架参数对磁流变减振器发热量的影响。路面等级是影响减振器发热的主要因素，行驶车速对减振器的发热量也有影响，簧载质量的影响较小，非簧载质量和轮胎刚度的变化对发热量有影响，随着非簧载质量和轮胎刚度增加导致磁流变减振器发热量上升幅度增大。在磁流变减振器的选型设计和系统匹配时要综合考虑悬架系统的振动隔离要求和减振器的发热性能。在对磁流变减振器响应特性研究现状回顾的基础上，理论分析了影响磁流变减振器响应时间的因素，磁流变减振器响应时间和电磁线圈的电感、电阻以及流变液的动力粘度、平板间隙有关。在三角波激励条件下，使磁流变减振器保持匀速率、稳态工作状况时，改变控制电流，测试了磁流变减振器的响应时间，测试表明，电流施加方式和系统特性对磁流变减振器的响应时间有影响，在系统控制过程要考虑环境因素的影响来减小响应时间。基于对车辆磁流变半主动悬架系统和磁流变减振器动态响应特性的研究，分析了时滞对悬架系统的影响。在时滞动力系统的运动稳定性理论基础上，得出磁流变半主动悬架系统的临界时滞数值解的求值方法，讨论了磁流变半主动悬架动态性能的影响及系统失稳机理，得出磁流变悬