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空气悬架大客车的多体动力学仿真分析

空气悬架大客车的多体动力学仿真分析

作者：刘辉长安大学

学位级别：硕士

空气悬架是一种新型的悬架系统,能够明显地改善汽车的操纵稳定性、行驶平顺性和安全性。空气悬架具有良好的弹性特性和固有频率低等优点,为空气悬架的应用提供了广阔的平台,使得大客车装备空气悬架系统成为发展的必然趋势。本文以... 详细信息

空气悬架是一种新型的悬架系统,能够明显地改善汽车的操纵稳定性、行驶平顺性和安全性。空气悬架具有良好的弹性特性和固有频率低等优点,为空气悬架的应用提供了广阔的平台,使得大客车装备空气悬架系统成为发展的必然趋势。本文以某空气悬架大客车为原型,多体系统动力学理论方法为依据,运用多体动力学分析软件Hyper Works/Motion View进行建模仿真分析。通过建立大客车的转向系统与前空气悬架系统（包含前轮和前轴）模型,进行了四种极限工况下各导向杆件的静力学分析,为空气弹簧支座强度分析提供了依据;研究了前轮跳动对前轮定位参数的影响,并进行了转向系统与前空气悬架系统的运动干涉分析,在此基础上进行DOE分析,找出对干涉量影响较大的变量,对其进行了优化,提出了相应改进措施;论文还在前悬架和转向系统模型的基础上,建立了空气悬架大客车的整车模型,按照汽车操纵稳定性试验方法对大客车模型进行了三种典型的操纵稳定性仿真试验,并对仿真试验结果进行分析研究。

关键词：大客车空气悬架多体动力学 DOE分析操纵稳定性

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空气悬架结构优化及最优控制研究

空气悬架结构优化及最优控制研究

作者：苏泉武汉理工大学

学位级别：硕士

悬架是汽车里的重要组成部分。悬架系统对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性有很大影响。在汽车悬架系统的设计和开发过程中,其运动、动力学和控制策略的计算分析占有十分重要的地位。本文在对空气悬架进行结构及其运动学的分析时,采用ADAM... 详细信息

悬架是汽车里的重要组成部分。悬架系统对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性有很大影响。在汽车悬架系统的设计和开发过程中,其运动、动力学和控制策略的计算分析占有十分重要的地位。本文在对空气悬架进行结构及其运动学的分析时,采用ADAMS虚拟样机技术,建立了简化悬架几何模型,并对车轮跳动时悬架各项参数的变化进行了计算机仿真分析。为汽车悬架运动学分析及优化设计提供了一种先进高效快捷的方法。在对汽车悬架进行主动控制策略研究时,首先建立了被动悬架和空气主动悬架的二自由度数学模型,以此模型为基础探讨最优控制理论在空气主动悬架控制中的应用。文章以MATLAB+SIMULINK软件为工具,建立了路面输入模型以及悬架系统控制模型,然后进行了计算机仿真。通过对仿真结果的分析和比较,得出采用最优控制的空气主动悬架明显提高了汽车行驶平顺性和操纵稳定性,从而有效改善悬架的性能。

关键词：空气悬架虚拟样机结构优化最优主动控制

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空气悬架混合逻辑动态建模及控制策略研究

空气悬架混合逻辑动态建模及控制策略研究

作者：陆伟重庆交通大学

学位级别：硕士

电子控制空气悬架(Electronically Controlled Air Suspension,ECAS)能够主动调节悬架刚度、阻尼以及车身高度,使得车辆对于复杂多变的行驶工况具有良好的适应能力,有利于提升车辆的整体性能。然而,伴随着外界随机激励、前后悬架参数差... 详细信息

电子控制空气悬架(Electronically Controlled Air Suspension,ECAS)能够主动调节悬架刚度、阻尼以及车身高度,使得车辆对于复杂多变的行驶工况具有良好的适应能力,有利于提升车辆的整体性能。然而,伴随着外界随机激励、前后悬架参数差异、车辆载荷分布不均等因素,不当的控制策略会导致ECAS车高调节过程中出现较大的车身侧倾角和俯仰角,造成整车姿态失稳现象,严重影响整车性能。因此,ECAS车高调节控制策略研究已经成为了相关领域的研究热点。ECAS工作过程包含多个离散事件工作模式,控制策略通过控制电磁阀的开关状态实现工作模式的离散切换,进而控制进出空气弹簧的空气质量流量,调节车身高度。然而,各工作模式下的系统状态变量更新为典型的连续动态过程,因此,ECAS控制系统可以看作一混杂系统。本文针对ECAS控制过程中出现的车高振荡超调、整车姿态失稳、整车性能恶化、电磁阀切换频繁等控制难点,设计了ECAS车身高度和阻尼调节混杂控制系统,以期为相关领域研究提供相关技术支持。首先,对空气悬架工作过程进行详细分析,根据研究目标提出建模假设。在此基础上,基于变质量充放气热力学原理,推导了空气弹簧内部气压、空气弹簧位移与空气质量流量之间的数学表达式。进一步结合车辆系统动力学原理、磁流变阻尼减振器非线性振动特性和电磁阀非线性气流特性,建立空气悬架车身高度与阻尼调节非线性模型。其次,根据系统控制目标和要求,分析了空气悬架车身高度模式切换与对应电磁阀开关状态之间存在的逻辑关系,根据各模式之间的切换条件,建立反映系统连续动态过程演化的离散事件集合,揭示了连续动态过程演化、离散事件集合及其切换条件之间的相互耦合和作用关系,为后续混杂模型的建立奠定了理论基础。第三,结合系统实际工作特性,对系统非线性部件进行合理线性化,基于命题逻辑对电磁开关状态逻辑关系、分段近似边界约束等离散事件进行定义,采用混杂系统描述语言(Hybrid System Describe Language,HYSDEL)对空气悬架离散事件与连续动态过程之间的相互耦合关系进行描述,并通过编译得到了标准的混合逻辑动态(Mixed logical dynamical,MLD)模型。通过与非线性模型对比,验证了所建立的MLD模型的准确性。第四,考虑到系统控制变量的混杂特性,提出了一种适用于空气悬架混杂系统的车身高度与阻尼调节分层控制策略,即上层建立了基于混杂自动机的电磁阀开关状态控制策略,实现车高调节的精确跟踪;下层提出了基于混杂模型预测控制(Hybrid Model Predictive Control,HMPC)的磁流变阻尼器电流控制策略,实现磁流变阻尼减振器最优控制律的求解,提升车辆整体性能。第五,搭建空气悬架车身高度与阻尼调节混杂系统控制器,并将其与传统PID控制器的性能和控制效果进行验证,对比两者在车高调节精确性和整车姿态控制效果的性能优劣,并分析其内在原因,总结提炼相关结论,为ECAS相关领域以及其他领域所涉及的混杂系统控制提供相关研究经验。

关键词：空气悬架混合逻辑动态建模混杂自动机模型预测控制车高调节

空气悬架大客车操纵稳定性和行驶平顺性仿真与试验研究

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空气悬架大客车操纵稳定性和行驶平顺性仿真与试验研究

作者：郭二生吉林大学

学位级别：硕士

本文应用多体系统动力学的理论和研究方法,以空气悬架大客车为研究对象,应用ADAMS 软件建立了DD6115H 型空气悬架大客车整车多体系统动力学仿真模型,并在此基础上,进行了空气悬架大客车操纵稳定性和行驶平顺性的仿真研究工作。空气弹... 详细信息

本文应用多体系统动力学的理论和研究方法,以空气悬架大客车为研究对象,应用ADAMS 软件建立了DD6115H 型空气悬架大客车整车多体系统动力学仿真模型,并在此基础上,进行了空气悬架大客车操纵稳定性和行驶平顺性的仿真研究工作。空气弹簧是本文重点研究的对象之一,根据整车建模仿真的需要,建立了空气悬架特性试验台,进行了空气弹簧特性试验,获取了相应的数据。同时也进行了减振器的特性试验,获得了减振器的非线性阻尼特性数据。将获取空气弹簧以及减振器特性数据成功应用到ADAMS 软件所建立的模型中,并且通过仿真与试验的结果, 分析了空气弹簧对整车性能的影响。通过空气悬架大客车整车操纵稳定性和行驶平顺性仿真与路面试验结果的比较分析,验证了本文所建立的空气悬架大客车仿真模型的正确性。为进一步的设计与开发工作打下了坚实的基础。

关键词：多体系统动力学 ADAMS 空气悬架操纵稳定性行驶平顺性仿真试验

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随机干扰下横向互联空气悬架车身高度控制

江苏大学学报：自然科学版 2017年第4期38卷 383-388,395页

作者：江洪周扬扬王玉杰李美江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 海南大学机电工程学院海南海口570228

以横向互联空气悬架车辆为研究对象,设计了与横向互联气路相协调的车身高度调节系统,建立了随机干扰下车身高度调节数学模型.基于传统高度控制目标设计模糊控制器,通过搭建试验台架验证其在干扰下的实际效果.考虑到若将随机激励下测量... 详细信息

以横向互联空气悬架车辆为研究对象,设计了与横向互联气路相协调的车身高度调节系统,建立了随机干扰下车身高度调节数学模型.基于传统高度控制目标设计模糊控制器,通过搭建试验台架验证其在干扰下的实际效果.考虑到若将随机激励下测量所得的带噪的高度信号直接作为控制输入将对系统判断造成干扰,提出了以目标高度对应空气弹簧内气体质量作为控制目标,并对先前模糊控制器输入及控制规则进行修改.在此基础上,为保证车高调节过程中车身姿态的稳定,制定了"追逐式"高度调节策略,并在Matlab/Simulink中搭建模型进行仿真分析.结果表明:该控制目标及策略在随机路面干扰下能快速调节车身高度至目标高度,相比于车身高度未调节时,切换过程中簧上质量加速度均方根值无恶化迹象,保留了车辆悬架的减振性能,能有效保证车高调节过程中车身姿态的稳定性.

关键词：空气悬架横向互联高度调节追逐式姿态控制乘坐舒适性

基于模型参考的主动空气悬架模糊自适应滑模控制

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机械科学与技术 2010年第1期29卷 12-16页

作者：赵永胜刘志峰蔡力钢杨文通北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

针对主动空气悬架这种时变、非线性复杂系统,以空气悬架客车1/4模型为控制对象,提出了模糊自适应滑模控制策略(FASMC),其中模糊自适应系统用来处理空气悬架系统的非线性和参数不确定性,并以最优控制的理想空气悬架作为参考模型。仿真试... 详细信息

针对主动空气悬架这种时变、非线性复杂系统,以空气悬架客车1/4模型为控制对象,提出了模糊自适应滑模控制策略(FASMC),其中模糊自适应系统用来处理空气悬架系统的非线性和参数不确定性,并以最优控制的理想空气悬架作为参考模型。仿真试验表明,所提出的控制器能够有效降低车身振动幅度、提高车辆的可操纵性。

关键词：空气悬架模糊控制滑模控制仿真研究

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汽车空气悬架非线性混沌分析

公路交通科技 2017年第4期34卷 123-129页

作者：华艳秋郭晓晓张亮修吴光强上海工程技术大学高等职业技术学院上海200437 上海市高级技工学校上海200437 同济大学汽车学院上海201804

针对汽车空气悬架复杂的非线性行为,研究空气悬架迟滞非线性动力学系统的全局性态。采用基于实测数据建立的非线性空气弹簧以及非线性轮胎模型,分析汽车悬架中的非线性弹簧力和阻尼力,建立汽车二自由度垂向非线性系统动力学模型,对非线... 详细信息

针对汽车空气悬架复杂的非线性行为,研究空气悬架迟滞非线性动力学系统的全局性态。采用基于实测数据建立的非线性空气弹簧以及非线性轮胎模型,分析汽车悬架中的非线性弹簧力和阻尼力,建立汽车二自由度垂向非线性系统动力学模型,对非线性悬架系统的混沌运动进行研究。在单频正弦路面激励情况下,仿真计算得到系统的响应,分析单频正弦激励下系统的分岔图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数图。结果表明,汽车非线性空气悬架系统中存在混沌现象,在发生分岔现象时表现为叉形分岔,而且典型的倍周期分岔是系统从有序通往混沌的道路之一。

关键词：汽车工程空气悬架混沌分析非线性动力学分岔

空气悬架在重型卡车上的应用及其装配工艺设计

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空气悬架在重型卡车上的应用及其装配工艺设计

作者：王海云长安大学

学位级别：硕士

重型卡车是汽车工业领域的一个重要分支,其发展水平会对国家的交通运输行业产生重要影响,而悬架系统决定了重型卡车的整车性能。目前国内重卡的悬架结构主要为板簧悬架,但随着卡车技术的发展,以及社会运输需求的多元化,空气悬架已成为... 详细信息

重型卡车是汽车工业领域的一个重要分支,其发展水平会对国家的交通运输行业产生重要影响,而悬架系统决定了重型卡车的整车性能。目前国内重卡的悬架结构主要为板簧悬架,但随着卡车技术的发展,以及社会运输需求的多元化,空气悬架已成为重型卡车悬架新的发展方向,并且在可预见的将来会出现大量的应用。因为空气悬架与板簧悬架的结构差异较大,而目前中国卡车企业的整车生产线建立之初都是基于板簧悬架设计的,如何设计一套工艺方案,实现空气悬架重卡能够在基于板簧悬架设计的生产线上投产,实现两种结构车型的混线生产,是中国卡车企业需要解决的问题。本文基于某卡车企业生产线现状,设计了一套工艺方案,解决了空气悬架和板簧悬架混线生产的需求。为了实现空气悬架和板簧悬架混线生产的目标,本文首先分析了重卡技术以及悬架的发展趋势,依据空气悬架发展历史,提出了空气悬架是重卡发展的主要方向,依据目前国内企业空气悬架车型的生产现状,提出了本文的研究方向。然后本文对空气悬架的工作原理及其组成部件进行了分析,对目前主流的空气悬架结构进行了归纳总结,挑选了中国和欧美发达国家典型的空气悬架重卡进行了产品对比。然后分析了装配线工序平衡对企业生产能力的影响,基于企业目前生产线现状的分析,提出了空气悬架的工艺方案思路。最后依据目前企业主流的不同结构的空气悬架,设计了对应的工艺方案,同步设计了工艺装备方案、质量控制方案、生产管控方案等。新设计的工艺方案实施后,进行了实车生产效1验证,生产工序节拍复合空气悬架车型从24.5分钟缩短到了6.4分钟,全气囊空气悬架车型从25.2分钟缩短到了6.42分钟,均满足了板簧悬架车型≤6.5分钟的节拍要求,实现了两种产品混线生产的目标。转调合格率机械控制模式车型从84.3%提升到了96.3%,电子控制模式车型从75.4%提升到了94.1%;整车调试时间机械控制模式车型从8.65小时缩短到了6.54小时,电子控制模式车型从10.35小时缩短到了6.72小时;精整报验时间机械控制模式车型从2.86小时缩短到了2.08小时,电子控制模式车型从3.42小时缩短到了2.15小时;转调合格率,整车调试,精整报验三个指标均有明显提升。因此无论是生产线节拍还是转调合格率,以及整车调试和精整报验,均达到了预期目标,可以满足企业产能提升的需求。

关键词：重型卡车空气悬架流水线生产工艺方案生产线平衡

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空气悬架客车操纵稳定性和平顺性分析研究

空气悬架客车操纵稳定性和平顺性分析研究

作者：付建朝湖南大学

学位级别：硕士

随着人们对乘坐舒适性要求的提高,我国对道路保护意识的增强,空气悬架的应用成为了必然的趋势,现在大型客车高三级要求配置独立式空气悬架,大型客车高二级也要求配置空气悬架,而基于对路面的保护,卡车配置空气悬架也是势在必行,另外对... 详细信息

随着人们对乘坐舒适性要求的提高,我国对道路保护意识的增强,空气悬架的应用成为了必然的趋势,现在大型客车高三级要求配置独立式空气悬架,大型客车高二级也要求配置空气悬架,而基于对路面的保护,卡车配置空气悬架也是势在必行,另外对于一些特殊用途的车辆,为了完整的完成货物的运送,空气悬架车辆成了不错的选择。目前,我国在空气悬架技术应用大部分还处于引进、仿制或直接采购产品阶段,但在空气悬架进入中国市场的十几年,也有不少企业已经消化吸收了空气悬架技术,并能够自主设计被动式空气悬架客车。许多企业与高校基于产、学、研结合,双方进行空气悬架技术研发合作,开发空气悬架设计系统。借助动力学软件ADAMS建立基于多体动力学理论的虚拟样机空气悬架车辆模型,为空气悬架车辆的设计、性能分析及改进等提供了一个便利的工具。大大缩短开发周期,节约开发成本,并能够成功开发出性能优越的空气悬架车辆。本文以一款大型高二级客车为研究对象,该空气悬架客车已完成第一轮设计,本文以多体系统动力学理论为基础,应用动力学仿真分析软件Adams/Car,建立了该大型空气悬架客车前、后悬架及转向系的虚拟样机模型,并建立装配了前后悬架、转向系、发动机、车身及轮胎的虚拟样机整车模型。本文对该客车进行了操纵稳定性及平顺性分析研究,对于客车操纵稳定性分析,本文按照客车操纵稳定性国家标准,对该客车进行了稳态回转试验仿真、蛇行试验仿真、角脉冲输入试验仿真及单移线试验仿真,并对该客车的操纵稳定性性能进行了评价。对于客车平顺性分析,本文按照客车平顺性试验国家标准,对该客车进行了随机路面输入试验仿真及脉冲路面输入试验仿真,同样对其平顺性性能进行了评价。

关键词：空气悬架操纵稳定性平顺性 ADAMS