客车电控空气悬架系统参数匹配与控制方法研究

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1、——————————————————————————————————客车电控空气悬架系统参数匹配与控制方法研究——————————————————————————————————ResearchonElectronicallyControlledAirSuspensionMatchingandControlStrategyforBus作者姓名：周彤专业名称：车辆工程指导教师：林柏忠副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月24日摘要客车电控空气悬架系统参数匹配与控制方法研究车辆悬架系统是车辆

2、底盘的重要组成部分，能够缓和并削弱由不平路面引起的车身振动，对车辆多种行驶性能都有重要影响。电控空气悬架系统，可以根据车辆行驶工况的变化实时调节悬架系统参数，有效改善车辆综合行驶性能，成为车辆悬架系统的一个发展趋势。目前，我国尚不具备自主研发电控空气悬架系统的能力，长期以高价从国外引进电控空气悬架相关产品和技术服务。因此，系统的研究电控空气悬架的关键技术，对加快其产品自主研发具有重要意义。本文基于课题组的现有研究基础，分析了国内外电控空气悬架相关技术的发展历史和研究现状，围绕应用于客车的电控空气悬

3、架系统的参数匹配和控制方法展开研究，为促进我国电控空气悬架技术的发展提供理论基础和技术支持。本文的研究内容主要包括：（1）深入分析了国内外电控空气悬架技术的发展历史和研究现状，明确系统的研究电控空气悬架关键技术的重要现实意义，并根据课题需要确定本文的具体研究内容。（2）应用牛顿力学、流体力学和热力学等理论，建立空气弹簧的数学模型；以滤波白噪声建立适用于非线性系统时域仿真的随机输入路面模型；根据研究需要，建立了1/4车辆模型。结合上述三部分模型即为本文所要建立的1/4空气悬架非线性车辆模型。（3）根

4、据目标车型的设计参数选择合适的空气弹簧，并根据悬架偏频、空气弹簧设计区域以及减震器行程等要求进一步匹配空气弹簧的三档工作高度；通过优化设计的方法，采用粒子群优化算法分析了路面状况、车辆行驶速度以及簧载质量对阻尼系数优化的影响，根据分析结果将行驶工况划分为四种模式，并针对不同行驶工况和行驶高度匹配合适的减震器阻尼值。（4）在分析了电控空气悬架工作原理和基本功能的基础上，采用基于车辆行驶速度变化的电控空气悬架系统模式切换的方法，并通过设定速度阈值和时间阈值解决系统控制模式频繁切换的问题，最后采用增量式

5、PD控制方法实现对车身高度的有效控制。（5）以Matlab/xPCTarget快速原型技术为基础，搭建了由悬架模拟系统、I液压执行系统、气动系统、测试系统、控制系统组成的1/4电控空气悬架系统实验台，并详细介绍了实验台的整体设计方案以及各系统组成。然后在搭建的电控空气悬架系统实验台基础上，完成了本文所用空气弹簧的刚度特性测试，并通过有无增量式PD控制的高度切换对比实验验证了控制方法的有效性。关键词：电控空气悬架系统，参数匹配，粒子群优化，增量式PD控制，实验台IIAbstractResearcho

6、nElectronicallyControlledAirSuspensionMatchingandControlStrategyforBusVehiclesuspensionisanimportantpartofthevehiclechassis,whichcanalleviateandwhittlethevehiclevibrationcausedbyunevenroad,andithasasignificantinfluenceonvehicleperformance.Electronical

7、lycontrolledairsuspension(ECAS)canimprovecomprehensivevehicleperformancethroughadjustingitsparametersinreal-timeaccordingtothechangingtravellingconditions,whichhasbeenadevelopmenttendencyofvehiclesuspension.Atpresent,ourcountryisnotabletodevelopECASin

8、dependentlysothatwehavebeenimportingtheproductsandtechnicalservicesfromforeigncountriesinhighpriceforalongtime.Therefore,researchingonthekeytechnologyofECAScontributessignificantlytoindependentresearchanddevelopment.Basedontheexistingresearcho