电控空气悬架系统参数匹配与优化设计

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1、—分类号：ＩＪ４６３．３３单位代码；１０３６４密级：１：３７２０４８７学号复傲怎也义ｆ学位论文电控空气悬架系统参数匹配与仇化设计ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＡｉｒＳｕｓｅｎｓｉｏｎＳｅｍＰａｒａｍｅｔｅｒｓｐｙ巧ＭａｔｃｈａｎｄＯｐｔｉｍａｌＤｅｓｉｇｎ研祝生：汤池潜指导教师：陈黎卿教授合作指导教郑７喉教授申请学位口类级另Ｕ：王学硕古专业名称：车辆工程研巧方向：车辆系统动

2、力学所在学院：工学院％答辩委员会主席乂１Ｉ台：扔年／月独创性声明本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工。与我作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：／展／如命签＾日期年月知曰／学位论文版权使用授权书本学位论文作

3、者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可从将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，收录到《中国学位论文全文数据库》，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）。学位论文作者签名：於推指导教师签名；（屯楚签特ｔ字日期：八奸《月／口曰签字日期：；Ｖ禅月／ｂ日工学位论文作者毕业后去向：通作单

4、位：电话：信地址：邮编：摘要本文针对某轿车电控空气悬架，应用仿真分析及台架试验方法开展了如下研究工作：多工况下悬架结构参数变化对悬架性能的影响规律，基于单通道电液伺服悬架动态性能试验台的空气悬架台架试验，悬架结构/控制参数的多目标优化以及基于Matlab/Simulink和Adams/Car软件的带电控空气悬架车辆平顺性分析及结构参数匹配优化。首先根据工程热力学及流体力学理论建立了带附加气室空气弹簧的数学模型，该模型做了适当的简化处理以兼顾模型的精度和研究问题的简便性。考虑到车辆转向工况下载荷转移对平顺

5、性影响，建立了带转向的三自由度1/4车辆空气悬架数学模型。应用Matlab/Simulink软件搭建1/4车辆空气悬架系统的状态空间模型并开展了多工况下空气悬架性能的仿真分析，仿真结果显示不同路面、车速、转向角均会影响车辆行驶的平顺性。在同一工况下，连接空气弹簧主气室与附加气室的节流孔尺寸变化通过改变空气弹簧动刚度影响车辆的平顺性，节流孔从关闭状态至逐渐变大的过程，簧载质量的振动加速度分别在节流孔关闭和空气弹簧主气室、附加气室和节流孔系统共振处出现峰值。其次为了验证前期建立的空气悬架动态系统模型的精度，在单通道电液伺服

6、悬架动态性能试验台基础上搭建了空气悬架试验台架，选取不同频率的正弦信号作为激励，仿真与台架试验获得的簧载质量振动加速度曲线基本吻合，验证了经过简化处理的悬架系统数学模型仍符合精度要求。然后设计了LQR控制器对电控空气悬架的阻尼力实施控制，在空气悬架仿真与试验的基础上，运用建立的1/4车辆空气悬架系统的状态空间模型开展电控空气悬架系统的结构与控制参数的多目标优化研究。选取与悬架性能有关的空气弹簧节流孔尺寸作为优化的结构参数，选取LQR控制器与振动加速度单项指标有关的权系数作为优化的控制参数，应用多种群遗传算法对结构与控制

7、参数多目标优化后，悬架簧载质量振动加速度下降了34.2%，轮胎动载荷下降了5.8%，悬架动行程在允许范围内小幅增大，悬架的综合性能得到了改善。最后应用Adams/Car及Matlab/Simulink软件对电控空气悬架车辆实现联合仿真分析，在Adams/Car软件中建立了带电控空气悬架的整车虚拟样机模型，在Matlab/Simulink软件中建立了带附加气室空气弹簧动态系统模型及设计了电磁阀式减振器的PID控制器，基于VB生成用于仿真的不同等级3D等效容积路面。联合仿真结果显示：相对于被动悬架车辆，带电控空气悬架车辆质

8、心振动加速度减小了35.4%，质心俯仰角加速度减小了46.5%，显著改善了车辆行驶平顺性。III关键词：电控空气悬架系统，系统仿真，台架试验，多目标优化，匹配优化IVAbstractThispaperfocusesonacarelectronicallycontrolledairsuspensionwithsimulationan