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《磁流变悬架的瞬态动力学控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第2期振动工程学报Vol.21No.22008年4月JournalofVibrationEngineeringApr.2008磁流变悬架的瞬态动力学控制研究1,222董小闵,余淼,陈伟民(1.重庆大学机械工程学院,重庆400044;2.重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044)摘要:针对磁流变阻尼器的时滞对悬架在凸块路面下的性能影响较大,设计了基于Smith预估补偿的仿人智能控制器,并在Matlab/Simulink平台上进行了仿真。对改装的某轿车进行了凸块路面输入路试,试验结果与仿真结果表明,与原车相比较,采用仿人智能控制器的半主动悬
2、架能够降低车身振动的加速度峰峰值,缩短调整时间,改善舒适性和操纵稳定性,基于Smith预估补偿的仿人智能控制器能够消除时滞对系统性能的影响,加速度峰值降低近34.67%,控制效果优于天棚阻尼控制。关键词:瞬态动力学;磁流变悬架;Smith预估补偿;仿人智能控制器中图分类号:U463文献标识码:A文章编号:1004-4523(2008)02-0167-06式中Ce为粘滞阻尼系数;V为活塞相对运动速引言度;FMR为库仑阻尼力;sgn()为符号函数。根据自行研制的某微型汽车磁流变器减振器在[4]随着科技的发展和生活水平的提高,人们对汽MTS8701上测试的示功图,拟合
3、得到的FMR满足车的乘坐舒适性提出了更高的要求。凸块路面作为如下关系(其中a,b,c为常数,且a≠0)2一种常见的路面,当汽车以较高的速度通过时,人会FMR=aI+bI+c感受到强烈的冲击,货物会受到损害,而传统的被动可以认为磁流变器减振器的阻尼力由粘滞阻尼悬架由于其弹性元件和阻尼元件是固定不可调节力CeV和库仑阻尼力FMR两部分组成。当减振器几何的,只能在特定的路面输入下性能取得最优,因此难尺寸确定后,粘滞阻尼力只是活塞运动速度的函数,以避免凸块路面对人造成的不适感和对货物造成的是不可控的。而库仑阻尼力只是励磁电流I的函数,损失。近年来发展起来的磁流变半主动悬
4、架价格低因此可以通过控制器调节减振器的输入电流大小,廉且性能较为优良,日益受到国内外汽车工程界的改变减振器阻尼力,实现汽车悬架系统半主动控重视[1],有望满足人们的需求。而磁流变悬架在带来[4]制。优良性能的同时,由于其本身的非线性和时滞也带汽车通过凸块路面时,持续时间比较短,大约几来了控制上的困难,特别是在凸块输入下时滞对控十毫秒,要取得好的控制效果,必须考虑磁流变阻尼[2]制的性能影响比较大,为此,本文设计基于Smith器的时滞。为此,重庆大学智能结构中心搭建了磁流预估补偿的仿人智能控制器,并通过仿真和道路试变阻尼器动态响应测试系统,对研制的磁流变减振验来加
5、以验证。器的动态响应时间进行了测试。测试结果表明,磁流[5]变阻尼器的动态响应时间大约为26.1ms。基于1具有时滞的四自由度磁流变悬架模此,本文以26ms作为磁流变阻尼器的时滞基准,对型控制系统进行补偿。1.24自由度磁流变半主动悬架模型1.1具有非线性和时滞的磁流变阻尼器车辆通过确定的路面,左右车辙相同,只需研究磁流变减振器是汽车磁流变悬架的关键部件,车辆的垂直振动和俯仰振动,研究的重点是车身的[3,4]是控制系统中的执行器,其阻尼力可以表示为垂直振动和俯仰角振动,因此本文建立四自由度车Fd=CeV+FMRsgn(V)(1)收稿日期:2006-12-15;
6、修订日期:2008-01-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(60574074);博士后基金(20070420719)资助项目168振动工程学报第21卷辆模型,具有两支磁流变减振器,如图1,其动力学方以将汽车车身运动姿态划分为三种运动姿态,即车程为身的垂直和俯仰振动都较小的目标姿态A,以垂直ms¨Zs=-(Csf+Csr)zs+(Csfa-Csrb)-运动为主的运动姿态H和垂直俯仰运动耦合的运Ksf(zsf-zuf)+Csfzuf-Ksr(zsr-zur)+动姿态HP。[7]参照仿人智能控制器的设计方法,选择不同Csrzur+FfMR+FrMR(
7、2)车身运动姿态对应的控制模态,对于目标姿态A,操22Iy¨=(aCsf-bCsr)z-(Csfa+Csrb)+纵稳定性和舒适性都能得到保证,采用开环保持控aKsf(zsf-zuf)-aCsfzuf-制策略。对于运动姿态H,采用天棚阻尼控制以提高bKsr(zsr-zur)-bCsrzur-aFfMR+bFrMR(3)舒适性。对于运动姿态HP,采用天棚阻尼控制与比例微分控制相结合的控制策略。muf¨zuf=Csfz-aCsf+Ksf(zsf-zuf)-由于运动姿态HP存在两种运动的耦合,其动Csfz-Ktf(Zuf-Zrf)-FfMR(4)uf
8、觉智能图式的设计具有代表
