车辆悬挂系统的主动优化控制器设计及仿真

基于特征结构配置参数化结果,提出了车辆悬挂系统的主动优化控制器设计方法。该方法直接基于车辆悬挂系统的参数矩阵,便于工程应用。车辆悬挂系统的仿真实例表明所提主动优化控制器设计方法简单且有效。     

车辆悬挂复合式电磁作动器设计及试验

为缓解电磁悬挂系统振动控制与能量回收之间的矛盾,提高工作可靠性,提出了一种基于电磁减振技术和磁流变阻尼技术的复合式电磁悬挂系统结构方案,并设计了基于无刷电机和磁流变阻尼器,集主动、半主动控制和馈能功能于一体的复合式电磁作动器,同时对复合式电磁作动器的主动出力、变阻尼以及馈能特性进行了试验研究,结果表明:该作动器主动出力范围大,阻尼调节范围宽且馈能效率较高,满足车辆悬挂应用要求。     

基于逐步后退法的车辆半侧液压主动悬挂最优控制设计与仿真

建立了充分考虑液压装置动力学特性的车辆半侧非线性主动悬挂模型,并提出了线性二次型最优控制与非线性逐步后退法相结合的内外环控制方案。首先根据目标需求在外环设计二次型指标下的最优控制器;然后在内环利用逐步后退法处理因液压装置引入的非线性项。仿真结果表明,使用该设计方案的主动悬挂可以获得比被动悬挂优越的车辆性能。     

履带车辆悬挂系统关键部件疲劳寿命预测技术研究

针对履带车辆悬挂系统关键部件-扭力轴的疲劳寿命预测技术展开研究,首先利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了悬挂系统多刚体动力学模型, 应用模态集成方法在悬挂多刚体模型中集成扭力轴柔性体,通过添加约束与载荷边界条件,建立悬挂系统刚/柔体耦合模型。通过对典型工况的仿真计算,可以得到扭力轴上每个节点的载荷时间历程与应力时间历程,结合扭力轴的材料特性,并考虑应力集中系数、平均应力修正等各种影响因素,实现悬挂系统扭力轴疲劳寿命的预测。最后将实验结果同仿真结果进行了比较,得到了具有工程意义的结论。     

主动悬挂原理试验机动平台的设计及试验研究

某型坦克采用扭杆弹簧而无阻尼器的被动悬挂系统,实际行驶中车体的振动较大,严重影响了其行驶平稳性和乘坐舒适性;为了提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,进而提高在复杂路面上的越野速度,设计了该型坦克的慢主动悬挂原理试验机动平台,采用模糊RBF神经网络自适应控制策略对主动悬挂平台进行了实车试验,结果表明车体的减振性能得到了明显的提高,验证了所设计的慢主动悬挂系统的优越性。     

悬挂特性对履带车辆在沙滩通行能力的影响分析

越野行驶中由车辆振动引起的不平衡扰动力对地面变形有明显的影响.应用车辆-地面沉陷理论推导了扰动力-沉陷系数公式,按照积极隔振原理建立1/10履带车辆考虑地面变形情况下主动控制悬挂系统动力学模型,同时以通行能力为评价目标,采用二次型经典最优控制算法LQR,对沙滩地下陷量进行仿真.通过改变加权值R,分析了悬挂特性对下陷量的影响.结果表明,减小悬挂系统的刚度或阻尼力可以降低对路面的扰动力,减小在沙滩上行驶时的下陷量.     

扭杆式坦克悬挂系统的强度分析

针对目前悬挂系统设计理论的不足,运用工程力学中的卡氏第二定理和莫尔法求出负重轮行程与所受载荷之间的理论关系,并考虑了平衡肘的变截面对应力状态的影响,进而得到系统内关键点处的应力值;在理论分析的基础上,由简单到复杂,分别建立了初步模型、修正模型和最终的实体模型.应用有限元软件对悬挂系统进行三维数值模拟,计算了悬挂系统的应力场和位移场.理论分析和数值模拟的结果表明:悬挂系统力学模型较好地描述了悬挂系统的实际情况;有限元计算模型对于扭杆式悬挂系统强度计算非常有效,所得应力集中区与实际失效情况基本一致;应用本研究结果,可对悬挂系统作进一步的疲劳分析.     

基于磁流变阻尼器的车辆悬挂二自由度模型控制算法

将磁流变(MRF)新型阻尼减振器用于车辆悬挂减振系统中,用以实现变阻尼式履带车辆悬挂系统半主动控制。在基于线性二次型最优控制理论(LQR法)的基础上,对车辆悬挂系统的半主动控制算法进行了深入研究,建立了二自由度1/4车体的动力学模型,并对其控制效果进行了仿真,结果表明这种半主动控制算法对车辆悬挂系统的半主动有着很好的效果。     

车用磁流变减振器动力性能实验分析

MRF阻尼器结构简单、体积小、能耗低、反应迅速且阻尼力可调范围广, 已经成为新型履带车辆半主动悬挂系统优先选择的方案。基于磁流变液体本构关系的Bingham模型,对影响车用磁流变减振器的阻尼力的各种因素进行了综合分析。对自行研制的双出杆剪切阀式磁流变减振器进行了实验研究,获得了不同振幅、频率、电流强度下的阻尼力变化曲线,从不同的侧面获得了MRF阻尼器的动力性能。结合Hrovat限界最优半主动控制算法和车辆悬挂系统振动的半主动控制策略,仿真分析了磁流变阻尼器对整车振动的控制效果,并与LQR控制结果作了比较。     

胶泥缓冲器的非线性阻尼的控制机理研究

为了改善履带车辆悬挂系统在各种路面的平顺性,对悬挂系统匹配了一款具有非线性特性的粘弹性胶泥缓冲器。为了定量地研究胶泥缓冲器的非线性阻尼控制机理,建立了非线性悬挂系统的动力学方程,将非线性时滞动力系统的随机最优控制规律应用于履带车辆悬挂系统,建立了车辆垂直振动加速度与车速、路况与阻尼比之间的数学关系,从理论上推导出了最佳阻尼比。最后,对履带车辆在F级和G级路面上进行了仿真分析来验证胶泥缓冲器的非线性阻尼的变化规律,结果表明,在0.07~0.18范围内调控阻尼比,可以使车体垂直振动加速度最小。该研究工作为胶泥缓冲器的优化设计和胶泥材料的配方提供了理论指导。     

Optimization Design of McPherson Suspension Steering System Based on R-W Method

The kinematical equations of McPherson suspension and steering system were set up by using R-W method of multi-rigid body system dynamics.The incidence matrix,route matrix,hinge vector matrix and system constraint equations were educed.The optimization model of McPherson suspension steering mechanism was founded by regarding the McPherson suspension and steering system as an integrated system.In order to gain the best optimization effect,a continuous weighting function was created according to the requirement of steering system performance.Taking example for TJ7136U,the optimization design of McPherson suspension steering system was conducted in this paper.     

磁浮飞轮试验模型的研究

磁浮飞轮是采用磁轴承支承的卫星姿态控制执行机构。本文在综述磁轴承特点的基础上,介绍了本磁轴承飞轮试验模型的工作原理,推导了其动力学模型。给出了磁轴承设计中的关键参数：轴向不平衡刚度、径向恢复刚度、旋转刚度的计算方法。最后对磁轴承的被动悬浮特性进行了分析,对其主动悬浮控制系统进行了设计,给出了实验结果。本文中所涉及的问题对其它依靠磁力支承装置的设计有参考价值。     

4×4轮式两栖车可升降独立悬架方案的仿真研究

对4×4轮式两栖车的可升降独立悬架进行了方案选择与具体设计;前悬架采用双横臂式扭杆弹簧带摩擦减振器的可提升悬架,后悬架采用肘内传动式单纵臂导向机构的可提升悬架;并在此基础上用ADAMS软件建立了整车三维实体参数化模型,在该模型下对选择的方案进行了动态仿真研究.最终确定出该悬架方案形式是一种可行方案.在方案验证时,采用了虚拟样机设计技术和动态仿真研究手段,利用轮式整车模型,在ADAMS/View环境下,以操纵稳定性分析为重点,进行了车轮提升、通过性、稳态转向特性、瞬态横摆响应以及回正能力等的仿真分析.     

磁悬浮列车模型的实验研究

本文主要研究磁悬浮列车模型的控制问题。在分析列车数学模型的基础上,利用信号变换技巧,实现了系统的解耦。对解耦系统根据性能指标要求配置了闭环系统的极点;通过状态反馈给出了反馈阵F;设计了控制器。研究了磁悬浮列车控制系统的具体实现问题。     

悬浮固相颗粒对储集层基质孔隙的堵塞规律研究

应用胜利油区8个不同区块的岩心及注入水,采用岩心流动实验手段,研究了注入水中悬浮颗粒对储层孔隙的堵塞特征,发现悬浮颗粒对储层的堵塞特征表现为孔隙逐步堵塞和迅速堵塞两种类型;悬浮颗粒浓度低且孔径与粒径的比值较大时易形成孔隙避步堵塞;悬浮颗粒浓度大或孔径与粒径的比值较小时易形成迅速堵塞;悬浮颗粒对储层的堵塞程度、堵塞类型是颗粒浓度、颗粒粒径与储层孔喉匹配综合作用的结果;迅速堵塞特征的初始堵塞效果主要取决于孔径与粒径的匹配关系,最终堵塞效果主要与注入水中的颗粒浓度有关;高浓度的小颗粒对孔隙基质的堵塞特征表现为迅速堵塞。     

抑制磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的方法研究

磁浮轨道不平顺是磁浮悬浮系统的主要激扰源之一,其中又以轨道高低周期性不平顺对系统影响最大。这种激扰造成悬浮质量下降、稳定裕度减小以及舒适性降低等问题。为了研究该类型激扰对悬浮系统的影响,本文首先介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源,建立了带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上,从干扰输入和系统输出的角度探究了轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式,分析了系统在额定车速下,当受到不同轨道波长激励下时的悬浮间隙波动输出。然后,结合唐山轨道不平顺功率谱,指出了车辆运行时候的敏感波长区域,从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出了改进意见。最后,针对现有的磁浮轨道工况,从控制器设计角度研究了调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。