6自由度半车悬架解耦及其分层振动控制的研究
现代汽车动力总成悬置系统的发展
现代汽车动力总成悬置系统的发展一、汽车动力总成悬置系统设计的发展概述从上个世纪五十年代起，汽车行业对动力总成的隔振、降噪研究做了大量的工作，取得了显著的效果。
较为成熟的六自由度解耦理论和计算方法由Anon、Harison和Horovitz完成的，他们将汽车发动机动力总成和车架视为刚体，将减振橡胶块视为单纯的弹簧，利用发动机动力总成惯性主轴特性和撞击中心理论阐述了如何调整橡胶悬置的安装位置和悬置刚度，使发动机动力总成的前后悬置的振动互相独立，然后分别按照单自由度线性振动系统处理，他们认为系统垂直方向的固有频率与绕曲轴方向的固有频率应小于发动机怠速时相应扰动频率的三分之一，这样可以获得较好的减振效果。
这些较早提出的设计理论对于后人的深入研究有着积极的指导作用。
1965年，美国通用汽车公司的Timpner F.F通过合理布置发动机悬置元件来进行发动机动力总成悬置系统解耦设计。
他指出通过合理的布置悬置元件，使它们的弹性中心位于发动机动力总成悬置系统的质心处或主惯性轴上，己达到发动机动力总成悬置系统振动解耦的目的。
1979年，美国通用汽车公司的Stephen R.Johnson首次将优化技术应用于悬置系统的设计，以合理匹配系统固有频率和实现各个自由度之间的振动解耦为目标函数，以悬置元件刚度和悬置元件安装位置为设计变量进行优化计算，并推出COEMS软件，结果使系统各振动自由度之间的振动耦合大为减少，同时保证了悬置系统六阶固有频率在期望的范围内。
1982年，R.Racca以限制悬置空间、悬置位置、悬置刚度、固有频率和振动解耦等方面来考虑悬置的减振隔振性能，对传统的FR式悬置系统进行了全面地总结。
1984年，Geck P.E.等人将发动机悬置系统的最主要作用看成隔离低频域振动，这就要求它的侧倾固有频率要低，以吸收发动机不平衡扭矩引起的振动。
因此，他们以侧倾解耦，低化侧倾模态为目标对悬置系统进行优化，并提出了较合理的悬置设计原则。
基于惯性参数的动力总成悬置系统解耦分析
基于惯性参数的动力总成悬置系统解耦分析周宇杰;雷刚;贺艳辉;张骑虎【摘要】基于传统的动力总成悬置系统6自由度模型,可得到与6自由度相关的解耦率.而通过商业软件Adams建立动力总成悬置系统模型并利用vibration插件进行计算时,平动方向上的解耦率与传统6自由度模型相同,而转动方向上的三个分量被分解为6个与惯性参数相关的分量.基于Adams模态能量表达,用Matlab软件编写动力总成悬置系统的解耦率计算程序,利用多目标优化方法对悬置系统进行优化设计.结果表明,对悬置刚度进行优化能有效提高解耦率.%The decoupling rate associated with 6 DOFs is obtained based on the traditional 6-DOF model of powertrain mounting systems. The model of the powertrain suspension system is built by means of commercial software Adams, and the plug-in vibration code is used for calculation. In the calculation, the decoupling rate in the translation direction is the same as that of the traditional 6-DOF model, but the three components in the rotational direction is divided into 6 components which are related to the inertial parameters. Based on the expression of Adams modal energy, the Matlab software is used to write the program for decoupling rate computation of the powertrain mounting system. Finally, the optimization design of the mount system is carried out by using the multi-objective optimization method. The results show that the optimization of the mount stiffness can effectively raise the decoupling rate.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】4页(P94-97)【关键词】振动与波;振动解耦;多目标优化;悬置系统【作者】周宇杰;雷刚;贺艳辉;张骑虎【作者单位】重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】U260.331+.5汽车动力总成悬置系统是汽车振动系统中一个重要的子系统,该系统性能的优劣直接影响整车NVH性能。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，自动化与机器人技术已广泛应用于各种领域，六自由度机械臂是其中一种重要而常见的自动化工具。
它具备灵活的运动能力与复杂操作功能，能够在高精度的环境中完成一系列作业。
本篇论文旨在介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在提升机械臂的性能和可靠性。
二、六自由度机械臂控制系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统主要由机械臂主体、驱动器、传感器和控制单元等部分组成。
其中，机械臂主体由多个关节组成，每个关节由一个驱动器驱动。
传感器用于检测机械臂的位置、速度和加速度等信息，控制单元则负责处理这些信息并发出控制指令。
2. 软件设计软件设计部分主要包括控制算法的设计和实现。
我们采用了基于PID（比例-积分-微分）的控制算法，以实现对机械臂的精确控制。
此外，我们还采用了路径规划算法，使机械臂能够按照预定的路径进行运动。
3. 控制系统架构控制系统采用分层架构，分为感知层、决策层和执行层。
感知层通过传感器获取机械臂的状态信息；决策层根据这些信息计算控制指令；执行层则根据控制指令驱动机械臂进行运动。
三、运动学仿真运动学仿真主要用于模拟机械臂的运动过程，验证控制系统的性能。
我们采用了MATLAB/Simulink软件进行仿真。
1. 模型建立首先，我们需要建立机械臂的数学模型。
根据机械臂的结构和运动规律，我们可以建立其运动学方程。
然后，将这些方程导入到MATLAB/Simulink中，建立仿真模型。
2. 仿真过程在仿真过程中，我们设定了不同的工况和任务，如抓取、搬运、装配等。
通过改变控制参数和路径规划算法，观察机械臂的运动过程和性能表现。
我们还对仿真结果进行了分析，以评估控制系统的性能和可靠性。
四、实验结果与分析我们通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的性能。
实验结果表明，该系统能够实现对机械臂的精确控制和灵活操作。
在各种工况和任务下，机械臂都能以较高的速度和精度完成任务。
汽车动力总成悬置系统的解耦优化研究及应用
汽车动力总成悬置系统的解耦优化研究及应用孙永厚;李峤;刘夫云;伍建伟【摘要】汽车动力总成悬置系统(Powertrain Mounting System,简称PMS)的设计好坏直接影响整车的NVH(噪声、振动和声振粗糙度)性能.针对某企业新车型研发的实际需求,对悬置系统进行解耦优化设计.首先建立悬置系统模型,得到系统固有特性一般方程式;再以MATLAB为开发平台,运用能量法编写优化程序,对悬置软垫三个主轴方向的刚度、位置和角度(也称悬置倾角)均进行了优化;最后将优化前后结果进行对比分析,并通过ADAMS软件验证.由分析结果可知,经优化过的固有频率分布较为合理,系统在六个激励振动方向的解耦率、固有频率最大最小值、频率差均满足企业的高标准要求,对动力总成悬置系统的设计具有一定的参考价值.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】4页(P147-149,154)【关键词】动力总成;悬置系统;解耦优化;MATLAB;悬置刚度;位置和角度【作者】孙永厚;李峤;刘夫云;伍建伟【作者单位】桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP301.6;U461.6汽车NVH性能的好坏很大程度上取决于动力总成悬置系统的设计是否合理［1］。
其设计方法主要是通过优化计算，适当选取悬置的刚度、位置和角度，使其固有频率分配合理，在达到解耦目标的同时，降低发动机的传递振动，进而获得良好的驾驶体验［2］。
当前，现存的解耦优化程序大多以悬置的各向刚度作为优化变量，并没有考虑悬置位置和角度的优化。
主要是因为：（1）加入悬置位置和角度会扩大变量的寻优范围，大大增加运算周期和难度。
（2）受汽车总体布局限制，动力总成悬置系统的悬置位置和角度能改变的范围十分有限。
6自由度半车悬架解耦及其分层振动控制的研究
日 吾 Ｊ Ｉ
汽
车
工
程
２ １ （ ３ ） ２期 ００年 第 ２卷 第
Ａｕｏ ｏｉｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔｍ ｔｖ ｇ ｎ ｅｉ ｇ
２ ０ ３ ０１ ０ １
６自由度 半 车悬架 解 耦及 其分 层 振 动控 制 的研究 术
吴 龙 ， 霞 闻
３５ ０ ） ６０ ４ （ 三明学院物理与机电工程 系， 三明
［ ｂｔａｔ Ｔｒｕｈｆｒ ｎｌ ｉｏ ｅｓｒｎ ａｓ ｆ Ｏ ａ ｅｉｅｓｓｅｓ ｎ ｔｅｑａｔａｖ Ａ ｓ ｃ］ ｈｏｇ ｃ ａａ ｓ ｎｔ ｐｕ ｇｍ ｓ ｏ ６Ｄ Ｆｈｌｖｈｃ ｕｐｎｉ ，ｈ ｕｎｉｔｅ ｒ ｏｅ ｙｓ ｈ ａ ｆ ｌ ｏ ｔｉ
ｃ ｕ ｌｎ ｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｒ ｎ ｎ ｅ ｒｑｕ ｒｅ ｕ ｐ ｎｓｏ ｓｉ ｅ ｖ ｄ，ａ ｄ ｂａ ｅ ｎ ｗｈｃ ａ ｅｅ ｉｒ － ｏ ｐ ｉ ｇ ｒ ｌｔ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔｅ ｆｏ ｔａ ｄ ｒａ ａｔ ｒｓ ｓ ｅ ｉ ｎ ｓｄ ｒ ｅ ｏ ｉ ｎ ｓ ｄ ｏ ｉｈ ａ ｌｙ ｒ ｄ ｖｂ ａ ｔｏ ｏ ｔｏ ｌｏ ｔ ｍ ｓｃ ｎ ｔ ｃｅ ．Ｔｈ ｅ ｔｃ ｌａ ｄ ｐｔ ｈ ａ ｃ ｌｒ ｔｏ ｓ ａ ｈ ｓ ｅ ｔｒｏ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ａ ｅ ｔｋ ｎ ｉｎ ｃ ｎ ｒｌａｇ ｒ ｈ ｉ ｏ ｓｒ ｔ ｄ ｉ ｕ ｅ ｖ ｒｉａ ｎ ｉ ｃ ｅｅ ａｉｎ ｔｔ ｅ ｍａ ｓｃ ｎ ｅ ｆｓ ｓ ｅ ｓｏ ｒ ａ ｅ ｃ
Ｗ ｕ Ｌｏ ｎｇ ＆ Ｗ ｅ ａ ｎ Ｘｉ
Ｄ ｐ ｒ ｅｔｆＰ ｙｉ ｎ ｌｔ ｍ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｉｅ ｉ Ｓ ｎ ｉｇＵ ｉｒｔ，Ｓｎ ｎ ３ ５０ ｅａｔ ｎ ｈｓｓａｄＥｅ ｒ ｅｈ ｎ ａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ｍ ｏ ｃ ｃｏ ｃ ｒ ｇ， ａ ｍｎ ｎ ｅｓｙ ａ ｍｉ ｖ ｉ ｇ ６０ ４
重型汽车动力总成悬置NVH性能研究
重型汽车动力总成悬置NVH性能研究运伟国;王邵斌;杨少华【摘要】The powertrain mount system of a heavy-duty truck is studied. The vibration isolation principle of the system and the fundamental principle for design are analyzed theoretically. Furthermore, through the numerical simulation and real testing of the vehicle, the frequency distribution of the rigid-body modal of the powertrain, energy decoupling degrees of modals of different orders, the vibration isolation rate of the powertrain mount and the vibration RMS values at some key points in the cab, are studied respectively for 4 point suspension and 4+2 point suspension arrangements of the truck’s powertrain. The results show that the 4 point suspension arrangement is better for the vehicle traveling on a nice even road than the other. However, the 4+2 point suspension arrangement is recommended for vibration reduction of the vehicles traveling on poor uneven roads.%以某重型汽车动力总成悬置系统为研究对象，从理论上分析动力总成悬置的隔振原理及设计的基本原则，通过仿真计算与实车试验相结合研究重型汽车常见的4点悬置与4+2点悬置布置型式对动力总成刚体模态频率分布、各阶模态解耦、悬置在各工况时的隔振效率及驾驶室内关键点振动的影响。
车辆动力总成悬置系统振动耦合及解耦理论详解
动力总成悬置系统振动耦合及解耦理论详解动力总成悬置系统作为汽车振动系统的一个重要子系统，其振动的传递特性对汽车的NVH性能有很大影响。
多自由度振动中的耦合振动扩大了引起共振的频率范围，增加了振动的响应方向，不利于控制系统的振动,因此谈到悬置系统设计都绕不过解耦的问题，这篇文章就来详细介绍一下这两个概念。
耦合是指两个振动模态在某一振动模态下（或在某一广义坐标方向上）的振动输入，导致另一振动模态下（或另一广义坐标方向上）的响应。
使耦合分离称为解耦。
解耦的目的是使各个自由度上（即各振动模态）的振动相对独立或分离，这样可对隔振效果不佳的自由度独立采取措施而不影响其他自由度方向上的有关性能。
当各自由度独立后，可能产生共振的频率比存在耦合时要小，特别在激振能量大的方向上要保证解耦。
振动耦合不利于隔振，因为两个耦合振动的模态可能产生相互激励，导致振动放大，并使某些自由度的振动频带变宽，从而使隔振性能下降。
例如四缸发动机在怠速工况下产生的扭矩波动可能同时激起动力总成俯仰(Pitch)和垂向（Z）振动，这将导致车身振动增加，并且俯仰(Pitch)运动(Pitch)又可能和其它刚体运动模态相互耦合，从而引发车身振动变形，造成整车噪声增大、舒适性变差、零部件早期损坏等现象。
对于动力总成悬置系统来说，耦合振动可以在多个自由度之间发生，如果在合理的位置和方向上布置动力总成悬置以及设计合适的悬置系统的刚度可以减小或消除耦合振动。
悬置系统能量法解耦分析理论1、动力总成悬置系统坐标系统如图1所示，把发动机动力总成视为一个具有六自由度的刚体，它通过悬置支撑在车架上，悬置被视为具有三向刚度的弹性阻尼组件。
图1 动力总成悬置系统动力学模型图2为悬置件简化模型，一般可将悬置件简化为三个沿主轴方向的弹簧-阻尼系统，并且每一主轴与动坐标轴之间存在图中所列的夹角关系。
图2 悬置动力学模型2、动力总成悬置系统动力学方程根据自由振动的Lagrange方程：(1)式中T为系统动能;V为系统势能;qj为系统的广义坐标。
半主动悬架的自适应滑模控制算法研究
半主动悬架的自适应滑模控制算法研究摘要：本研究聚焦于半主动悬架的自适应滑模控制算法，旨在通过深入的理论分析和实验验证，提升车辆行驶的平顺性和稳定性。
半主动悬架作为一种先进的汽车悬架系统，能够通过传感器感知路面状况和车身姿态，实时调节阻尼参数，从而优化车辆性能。
而自适应滑模控制算法的应用，则能进一步提升半主动悬架的性能表现。
我们提出了一种基于改进的理想天棚系统的自适应滑模变结构控制算法。
该算法的核心在于在实际被控系统和参考模型之间的误差动力学系统中产生渐进稳定的滑模运动。
通过李雅普诺夫稳定性原理，我们证明了所设计的滑模控制算法的稳定性。
以某重型车辆为例进行的MATLAB 仿真结果显示，与传统被动悬架和最优控制相比，自适应滑模控制器能够显著改善车辆的平顺性，并对模型参数的不确定性和外界扰动展现出良好的适应性和鲁棒性。
滑模控制算法也存在抖振问题，这也是未来研究需要重点关注的方向。
为了解决这一问题，我们探讨了各种削弱抖振的方案，并在实验验证中观察到滑模控制的抖振现象相对较小，这表明所设计的滑模控制器能够很好地改善悬架性能，达到预期效果。
我们还研究了轮胎阻尼对悬架系统性能的影响，提出了一种考虑轮胎非线性阻尼的四分之一车模型。
通过在不同路面条件下的仿真分析，我们深入探讨了滑模控制和天棚控制在不同车速和路面频率下的性能表现。
本研究为半主动悬架的自适应滑模控制算法提供了深入的理论和实验支持，为进一步提升汽车行驶性能提供了新的思路和方法。
滑模控制的抖振问题仍需进一步研究和完善，以适应更复杂的道路和驾驶条件。
Abstract：This study focuses on the adaptive sliding mode control algorithm of semi-active suspension, aiming to improve the smoothness and stability of vehicle driving throughin-depth theoretical analysis and experimental verification. As an advanced automotive suspension system, semi-active suspension can perceive road conditions and body posture through sensors, adjust damping parameters in real time, and optimize vehicle performance. The application of adaptive sliding mode control algorithm can further improve the performance of semi-active suspension. We propose an adaptive sliding mode variable structure control algorithm based on an improved ideal ceiling system. The core of this algorithm lies in generating asymptotically stable sliding mode motion in the error dynamics system between the actual controlled system and the reference model. We have demonstrated the stability of thedesigned sliding mode control algorithm through the Lyapunov stability principle. The MATLAB simulation results using a heavy vehicle as an example show that compared with traditional passive suspension and optimal control, the adaptive sliding mode controller can significantly improve the smoothness of the vehicle, and demonstrate good adaptability and robustness to the uncertainty of model parameters and external disturbances. The sliding mode control algorithm also has the problem of chattering, which is also a focus of future research. To address this issue, we have explored various solutions to reduce chattering and observed in experimental verification that the chattering phenomenon of sliding mode control is relatively small. This indicates that the designed sliding mode controller can effectively improve suspension performance and achieve the expected results. We also studied the effect of tire damping on suspension system performance and proposed a quarter car model that considers tire nonlinear damping. Through simulation analysis under different road conditions, we delved into the performance of sliding mode control and canopy controlunder different vehicle speeds and road frequencies. This study provides in-depth theoretical and experimental support for the adaptive sliding mode control algorithm of semi-active suspension, and provides new ideas and methods for further improving the driving performance of automobiles. The chattering problem of sliding mode control still needs further research and improvement to adapt to more complex road and driving conditions.一、概述随着汽车工业的不断发展，对车辆行驶平顺性和稳定性的要求也在日益提高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
・ ・ ・ ・ ・ ・
图 1 6 自由度半车车体模型
式中 : m cf 、 m cr分别表示半车悬架簧载质量解耦后形 成的前 、 后 侧 1 /4 悬 架 的 簧 载 质 量 , m cf = m c lr / l, m cr = m c lf / l; Ice为解耦后形成的前 、 后两个集中质量 对原悬架质心处的当量转动惯量 , Ice = Ic - m c lf lr ; l = lf + lr 。 式 ( 9 )和式 ( 10 ) 与式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) 相类似 ,但式 ( 9 )和式 ( 10 ) 已将式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) 中车体质心处的 运动表现形式 ,转换为悬架前 、 后侧各自簧载质量运 动的表现形式 。由此可见 , 图 1 所示的半车悬架可
2010 (Vol . 32 ) No. 2
吴龙 ,等 : 6 自由度半车悬架解耦及其分层振动控制的研究
・ 149 ・
控制策略虽然控制效果良好 , 但通常情况下其复杂 程度与计算量亦成正比 , 两者均会带来在线计算负 荷大的问题 。 分层控制的概念大部分见诸于与电网调度 、 计 [6 - 7] 算机网络架构相关的文献中 。在车辆振动控制 领域 ,大部分文献显示其运用在与模糊相结合的控 [8 - 9] 制策略方面 。在车体建模方面 , 文献 [ 10 ]将分 层控制的概念引入到军用全地形车辆振动控制中 , 建立了以俯仰角加速度和轮胎动变形为控制目标的 中央控制层和两个 1 /4 悬架底层 。这种分层振动控 制方法由于采用的仍是传统的数学模型 , 所耗机时 未见缩短 ,对加快系统响应帮助不大 。 文献 [ 11 ] ～文献 [ 15 ]在车辆振动控制领域提 出了分层建模方法 ,并应用该方法对 4 自由度 、 5自 由度半车悬架进行了解耦研究 , 实现了将半车悬架 分解为前后两个并行 1 /4 悬架的目的 。文中研究了 传统 6 自由度半车悬架的解耦方法 , 并将其应用于 分层振动控制过程中 , 以完善和发展这一汽车建模 技术 。
前言
乘坐舒适性和行驶平顺性是衡量车辆悬架性能 的重要指标 ,性能良好的悬架可以有效减缓外界激 励的冲击 、 提高车轮与路面的附着性 。从控制角度 看 ,汽车在受到外界激励后能够快速响应并给予正 确的控制 ,才能发挥良好的减振性能 ,因此在正确给 定控制量的基础上加快可控悬架的响应速度 , 是众
多研究者关注的领域 , 也是非常具有研究价值的内 [1 - 2] 容 。 从车辆振动控制的发展现状看 , 虽然提高芯片 性能可加快在线解算速度 , 但需要更加复杂的控制 策略 ,并且还将提高成本 。而作动器与传感器响应 速度的提高涉及到材料 、 结构以及对作动器自身控 制律的实现等诸多方面 , 依赖于同时代 的相 关技 [3 - 5] 术 。此外 ,在选择车体模型用于振动控制时 ,模 型越精确则自由度数越多 ,导致求解量增加 ,而复合
θ Fp = m p z p = cp ( zc +θ c l p - zp ) + kp ( zc + c l p - z p )
( 5)
Fg = m c z g
・ ・
・ ・
・
・
・
( 6)
图 1 中悬架前 、 后侧与车体质心处的垂直运动 间的关系为 ( 7) zcf = zc - lfθ c ( 8) zcr = zc + lrθ c 式中 : zcf 、 zcr 分 别为 半车 悬架 簧载质 量前 、 后侧的 位移 。 将式 ( 7 )和式 ( 8 ) 分别代入式 ( 1 ) 中 , 然后与式 ( 2 )整理后得 ・ ・ ・ ・ ( 9) m cf z cf + m cr z cr = Ff + Fr - Fp - Fg
m cr z r = Fr - m crΔ z r
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
Δ zuf + ( kmf + kuf )Δzuf = c Δ zf + km fΔzf m ufΔ z uf + c ηf ηf
( 21 )
从式 ( 21 )中可看出 , 只要掌握了 1 /4 悬架簧载 Δ・ 质量在解除耦合约束前后的变化量 (Δzf 、 zf ) ,即可 Δ・ 得到非簧载质量运动参数的相应变化量 (Δzuf 、 zuf 、
Ff = m c Fr = m c
・ lr ・ Ic ・ lr - lp lr + lg ・ z c - θc + Fp + Fg l l l l
( 3) ( 4)
lf l
・ ・zc +来自・ Ic ・l
θc +
lf + lp l
Fp +
lf - lg l
Fg
式中
1 悬架解耦
为了实现半车悬架前后轮系所表征的两个 1 /4 悬架控制量的并行解算 ,须对悬架进行动力学分析 。 图 1 是传统的 6 自由度半车车体模型 , 其 6 个自由 度分别是车辆质心处的垂向位移 zc ,俯仰角振动 θ c, 驾驶员系统垂向位移 zp ,发动机垂向位移 zg 以及前 、 后非簧载质量垂向位移 zuf和 zur 。首先分析簧载质 量上总的受力情况 , 然后分别考虑前悬架系统和后 悬架系统各自及相互的影响 。图 2 是半车悬架簧载 质量受力分析 。
・ 150 ・
汽 车 工 程
・ ・ ・
2010 年 (第 32 卷 )第 2 期
・
以认为是前 、 后侧两个 1 /4 悬架再加上人椅系统和 发动机系统的集合 , 并且作为连续体的簧载质量可 被转化为前 、 后侧两个集中质量 。其中 ,当 lf = lr 时 , 图 1 所示的车体模型簧载质量可直接从中间位置划 分为前 、 后侧两个相等的 1 /4 悬架簧载质量 ,这样的 动力学解耦分析结果与文献 [ 16 ]中“ 悬挂质量分配 系数 ” 的结果相同 ,但式 ( 9 )和式 ( 10 ) 不仅揭示了整 个悬架簧载质量与质心的关联性 , 而且展示了其与 所受的各个力和力矩间的关系 ,这为实现前 、 后侧两 个 1 /4 悬架的并行控制奠定了基础 。 由于图 1 所示悬架簧载质量可以视为两端存在 集中质量并且中间由一根无质量的刚性杆连接的系 统 ,那么前 、 后这两个集中质量解除耦合约束后 , 所 形成的前 、 后两个 1 /4 悬架的簧载质量 、 非簧载质量 在无耦合约束的情况下必然产生位移 。对于前 、 后 侧的簧载质量而言 ,有 ・ ・ ・ ・ ( 11 ) m cf z f = Ff + m cfΔ z f
・ Δ・ z uf ) 。
同理 ,对于后侧 1 /4 悬架而言 ,可得 ・ ・ Δ・ Δ・ m urΔ z ur + c zur + ( km r + kur )Δzur = c z r + km rΔzr ηr ηr
D epa rtm en t of Physics and E lectrom echanica l Engineering, S anm ing U n iversity, S anm ing 365004
[ Abstract] Through force analysis on the sp rung m ass of a 6 DOF half vehicle suspension, the quantitative coup ling relationship betw een the front and rear quarter suspensions is derived, and based on which a layered vibra2 tion control algorithm is constructed. The vertical and p itch accelerations at the mass center of suspension are taken as the control objectives of central control layer . Two base layers formed by the front and rear quarter suspensions a2 dop t H∞ and LQR ( linear quadratic regulator) control strategies respectively and receive coordinating instructions from central control layer . The results of sim ulation w ith MATLAB show that compared w ith traditional control, the great reduction in computing tim e due to the possibility of parallel computation of control variables for the front and rear quarter suspensions enables layered control scheme exert thorough control based on road excitation, so achie2 ving the aim of i m p roving the ride comfort of vehicle. Keywords: ha lf veh icle suspen sion; couplin g rela tion sh ip; h ierarch ica l con trol; si m ula tion
2010 年 (第 32 卷 )第 2 期
汽 车 工 程 Automotive Engineering