第7章可控悬架系统.pdf

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1、第七章第七章可控悬架系统可控悬架系统第七章可控悬架系统7.17.1引言引言7.27.2悬架特性悬架特性7.37.3控制理论在主动悬架系统中的应用控制理论在主动悬架系统中的应用7.47.4典型系统介绍典型系统介绍7.1引言引言•传统悬架的组成和主要功用–组成：弹性元件、阻尼元件、导向元件–作用：缓冲隔振、保持车身姿态和附着压力•传统悬架的致命弱点–具有固定不变的悬架传递特性，一定存在明显的共振频率。–不能适应变化的工况；–不能兼顾平顺性、稳定性的要求；–性能提高受隔振原理限制。要求悬架的特性可以调控，导致各种可控悬架系统的出现。悬架控制执行器减震器传感器选择开关制动时防前倾高速行驶时操纵稳定转弯

2、时防侧翻正常行驶时乘坐舒适起步和加速时防后坐7.1引言引言汽车悬架的分类1被动悬架2主动悬架3半主动悬架第七章可控悬架系统7.17.1引言引言7.27.2悬架特性悬架特性7.37.3控制理论在主动悬架系统中的应用控制理论在主动悬架系统中的应用7.47.4典型系统介绍典型系统介绍7.27.2悬架特性悬架特性7.2.1被动悬架7.2.2主动悬架7.2.3半主动悬架7.2悬架特性7.2.1被动悬架：弹簧刚度K和减振器阻尼系数C在设计时一旦选定后，使用过程中参数不改变的悬架。ò独立悬架/非独立悬架ò钢板弹簧悬架/螺旋弹簧悬架/扭杆弹簧悬架ò/双横臂式/滑柱摆臂式（麦弗逊式）/斜置单臂式/多杆式¾被动悬

3、架的缺点是：当载荷、车速、路况等行驶状态变化时，悬架不能满足各种行驶状态下对悬架性能的较高要求。7.2.2主动悬架：悬架力可自动控制，需要增设作动器（力发生器）。理论上可实现最优力控制规律。将传感器测量的系统运动状态信号输入电控单元，电控单元经过分析、判断后给力发生器发出指令，产生主动控制力，满足不同工况对悬架系统特性参数变化的要求。7.2.2主动悬架¾特点：车身和车轮之间的力和车身与车轮之间的相对运动独立。¾全主动悬架：作动器带宽一般至少覆盖0～15Hz，能有效跟踪力控制信号，即宽带主动悬架。为了减少能量消耗，一般作动器与一个承受车身静载的弹簧并联。¾慢主动悬架：作动器与一个弹簧串联（如油气

4、弹簧），再与一个减振器并联。系统在0～6Hz可实现有限带宽主动控制，高于此频率则控制阀不再响应，恢复为被动悬架。•主动和被动悬架频响特性和控制效果的对比分析1）运动方程主动悬架的运动方程为mz""=u⎫22⎬mz""+K()z−q=−u11t1⎭u为主动控制力主动悬架的运动方程为mz""=u⎫22⎬mz""+K()z−q=−u11t1⎭u为主动控制力UKzzKzz=()()−+""−112312++()KKzKKz++()"122342¾其中第一、二部分恰为被动悬架力，仅三、四部分是必须由作动器产生的控制力。•主动和被动悬架频响特性和控制效果的对比分析1）运动方程主动悬架的运动方程为mz""=

5、u⎫22⎬mz""+K()z−q=−u11t1⎭u为主动控制力u=−()l()z−z+lz"+lz"1212132mz""+()l()z−z+lz"+lz"=0⎫221212132⎬mz""+K()()z−q−()lz−z+lz"+lz"=011t11212132⎭2）可控悬架系统的频率响应函数将复振幅代入运动方程后可得(2)()z−ωm1−jωl2+l1+Kt=z2jωl3+l1+Ktq1(2)()z−ωm2+jωl3+l1=z1−jωl2+l122令B1=−ωm2+jωl3+l1B2=−jωl2+l12B3=−ωm1−jωl2+l1+KtB4=jωl3+l1z1B1Ktz2=B2Ktz2=

6、B2=qB1B3−B2B4qB1B3−B2B4z1B13）可控悬架系统的幅频特性通过推导，可以得到三个振动响应量对q"的幅频特性z""BK22t=ωq"BB−BB1324f1(B−B)Kd21t=q"ωBB−BB1324FKK1Bd1tt=−1Gq"ωBBBB−+()mmg1324124）主动悬架系统的传递特性与控制效果被动悬架参数反馈系数参数取值参数取值参数取值m124kgC754N·s/ml17592N/mm2240kgf01Hzl2－481Ns/m⋅K9475N/mft10Hzl31916Ns/m⋅K85270N/mζ=ζ0.25tt考虑反馈系数后悬架系统的参数参数取值参数取值f0.87

7、52Hzγ=K/K11.23210tf9.7035Hzμ10tζ0.6787ζ0.1688t¾主动控制主要改善了“车身—车轮”

8、z/z

9、21这一环节在共振和高频区的传递特性。¾主动悬架在“车轮—路面”

10、z/q

11、这一环节f附1t近的高频共振区，共振峰比被动悬架反而更高，这与反馈系数有关。主动与被动悬架振动响应量的幅频特性曲线主动悬架在低频共振区和高频共振区对各振动响应量的影响不同。7.2.3半主动悬