淺談汽車懸架的性能

1車輛懸架總結(jié)1.1車輛懸臂懸臂圖1顯示了車輛懸吊結(jié)構(gòu)的示意圖：車輛懸吊結(jié)構(gòu)通常由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成。1.2獨(dú)立過(guò)載檢測(cè)理論車輛主動(dòng)懸架控制方法主要有自適應(yīng)控制、天棚阻尼控制、預(yù)瞄控制和已經(jīng)智能控制等2/4車輛動(dòng)力學(xué)模型根據(jù)1/4車輛模型的特性,建立了具有主動(dòng)懸架1/4車輛的動(dòng)力學(xué)模型,如圖2所示,其微分方程為:為了計(jì)算方便,整理成:式中,U:作動(dòng)器控制內(nèi)矩陣;B/D:新增輸入矩陣。3模擬分析車輛主框架的動(dòng)態(tài)3.1道路激勵(lì)時(shí)間域的模擬圖3所示為路面激勵(lì)的simulink仿真模型式中,f設(shè)置放大器1中參數(shù)為3.2lqg控制器設(shè)計(jì)為降低車身加速度,輪胎動(dòng)變形和懸架動(dòng)行程等性能參數(shù),本文采用最優(yōu)控制作為其控制方法,因此需要設(shè)計(jì)相關(guān)的LQG最優(yōu)控制器:式中,J:LQG控制器的性能指標(biāo);q根據(jù)最優(yōu)控制理論,將該式寫成準(zhǔn)二次型的形式,即:Matlab中提供的LQR函數(shù)為:則該LQR控制器的控制力為:3.3車輛動(dòng)力學(xué)建模根據(jù)車輛的動(dòng)力學(xué)模型建立1/4車被動(dòng)懸架的simulink仿真模型,如圖4所示:首先給車輛一個(gè)隨機(jī)信號(hào),通過(guò)放大器輸入至車輛的動(dòng)力學(xué)模型中,加入路面激勵(lì),最后計(jì)算出車輛的車身加速度、輪胎動(dòng)變形以及懸架動(dòng)行程選擇的相關(guān)車輛參數(shù)分別為:K將以上參數(shù)代入式中,設(shè)置動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)分別為A,B,C,D進(jìn)行仿真。仿真輸出3個(gè)主要參數(shù):車身加速度、輪胎動(dòng)變形以及懸架動(dòng)行程,如圖5-圖7所示。3.4主動(dòng)懸架性能仿真結(jié)果圖8所示為1/4車主動(dòng)懸架的simulink仿真模型。首先給車輛一個(gè)隨機(jī)信號(hào),設(shè)置動(dòng)力學(xué)模型中參數(shù)通過(guò)放大器輸入至車輛的動(dòng)力學(xué)模型以及路面激勵(lì)中,車輛主動(dòng)懸架會(huì)根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型以及路面激勵(lì)作出反饋,重新進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)行模擬仿真,最后得出車輛的車身加速度、輪胎動(dòng)變形、懸架動(dòng)行程以及車輪速度如圖9-圖12所示圖9-圖12所示分別為車輛的車身加速度、輪胎動(dòng)變形、懸架動(dòng)行程、車輪速度,經(jīng)過(guò)模擬仿真可見(jiàn):將懸架更換為主動(dòng)懸架后,車輛的車身加速度、輪胎動(dòng)變形、懸架動(dòng)行程、車輪速度均能夠達(dá)到車輛正常行駛所需標(biāo)準(zhǔn),因此,采用該LQG控制器的主動(dòng)懸架符合設(shè)計(jì)要求,對(duì)于主動(dòng)懸架的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。圖14所示為采用被動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架時(shí)的輪胎動(dòng)變形對(duì)比圖。由圖可見(jiàn),在該項(xiàng)性能中,被動(dòng)懸架的輪胎動(dòng)變形峰值始終高于主動(dòng),車輛輪胎動(dòng)變形越大,其舒適性越差。圖15為采用被動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架時(shí)的懸架動(dòng)行程對(duì)比圖。由圖可見(jiàn),在車輛行駛過(guò)程中,被動(dòng)懸架的懸架動(dòng)行程波動(dòng)較小,也就是說(shuō),被動(dòng)懸架無(wú)法對(duì)路面狀況進(jìn)行有效的反饋,而主動(dòng)懸架能夠根據(jù)相應(yīng)的路面激勵(lì)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,改變懸架動(dòng)行程,提高車輛的舒適度。4模型模擬分析本文對(duì)主動(dòng)懸架系統(tǒng)進(jìn)行了控制研究,建立了適合于主動(dòng)懸架系統(tǒng)的仿真模型,通過(guò)對(duì)汽車主動(dòng)懸架的仿真模擬分析,分析結(jié)果反映了車輛的車身加速度、輪胎動(dòng)變形、懸架動(dòng)行程和車輪速度等各項(xiàng)性能參數(shù)都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,車輛裝載主動(dòng)懸架時(shí)的車身加速度、輪胎動(dòng)變形和懸架動(dòng)行程較被動(dòng)懸架而言都有了一定的優(yōu)化,也避免了建立傳遞函數(shù)的繁復(fù)過(guò)程,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)處理的處理過(guò)程,對(duì)于主動(dòng)懸架的研究具有一定的參考價(jià)值。3.5相積各111不同主動(dòng)懸架的加速度圖13所示為采用被動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架時(shí)的車身加速度對(duì)比圖。由圖可見(jiàn),隨著行駛時(shí)間的推移,采用被動(dòng)懸架時(shí),車身垂直加速度逐漸增大;采用主動(dòng)懸架后,車身的垂直加速度幾乎保持不變,車身垂直加速度越低,車輛的舒適度越好。主動(dòng)懸架與被動(dòng)懸架的主要區(qū)別在于有無(wú)反饋系統(tǒng),通過(guò)圖13-圖15的對(duì)比可以看出,裝載