12汽车系统动力学-可控悬架系统

《12汽车系统动力学-可控悬架系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、主讲：胡爱军汽车系统动力学1第十二章可控悬架系统12.2车身高度调节系统12.3全主动悬架系统12.4连续可变阻尼的半主动悬架系统12.5各类悬架系统的性能比较12.1概述212.1概述悬架系统的作用是承受和传递车轮与车架之间所受的各种力和力矩，以及吸收和减缓汽车运行过程中所受的冲击和振动，提高车辆的平顺性和稳定性。行驶车辆的平顺性和稳定性是衡量悬架性能好坏的主要指标，但是二者对悬架的刚度和阻尼的要求是互相排斥的。传统悬架的刚度和阻尼只能是根据一定的载荷、某种路面情况和车速，兼顾各方面的要求，

2、优化选定一种刚度和阻尼，这种刚度和阻尼一定的悬架称之为被动悬架。由于汽车在行驶过程中，载质量、路面情况及车速是变化不定的，因此刚度和阻尼一定的被动悬架不可能在改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性方面再有大的作为，已不能适应现代汽车对乘座舒适性和操纵稳定的更高要求。31．电子控制悬架的作用12.1概述电子控制悬架系统由传感器、控制器和执行机构组成。电子控制悬架系统能自动控制车辆悬架的刚度、阻尼系数及车身高度根据汽车载质量、车速和路面情况的变化而改变悬架特性，因而可最大限度地提高汽车的行驶平顺性和

3、操纵稳定性，适应了现代汽车对乘座舒适性、行车安全性更高的要求。2．电子控制悬架的类型电子控制悬架的优点是能随汽车载质量和工况变化而自动改变悬架刚度和阻尼，以提高汽车的平顺性和稳定性。电子控制悬架则属于主动悬架，但根据是有源控制还是无源控制可分为半主动悬架和全主动悬架两类。43．半主动悬架12.1概述半主动悬架就是指可以根据汽车运行时的振动及工况变化情况，对悬架阻尼参数进行自动调整的悬架系统。为了减少执行元件所需的功率，一般都采用调节减振器的阻尼，使阻尼系数在几毫秒内由最小变至最大，使汽车振动频率

4、被控制在理想的范围内。半主动悬架为无源控制，在汽车转向、起步及制动等工况时，不能对悬架的刚度和阻尼进行有效的控制。4．全主动悬架全主动悬架简称主动悬架，是一种有源控制悬架，所以它包括有提供能量的设备和可控制作用力的附加装置。它可根据汽车载质量、路面状况(振动情况)，行驶速度、起动、制动、转向等工况变化时，自动调整悬架的刚度和阻尼以及车身高度，从而能同时满足汽车行驶平顺性和稳定性等各方面的要求。根据悬架介质的不同，又可分为油气式主动悬架和空气式主动悬架两种。512.2车身高度调节系统□目前典型的

5、车身高度调节系统有可调空气悬架系统和可调油气悬架系统□可调高度调节系统的主要优点是不论静载荷如何变化，悬架工作空间可保持恒定或根据需要进行调节。□车身高度调节系统可采用较小的弹簧刚度，改善了车辆的乘坐舒适性。6全主动悬架采用一个作动器，来取代传统被动悬架中的弹簧和减振器，作动器根据控制信号来产生相应大小的作用力。12.3全主动悬架系统71.运动方程12.3全主动悬架系统2.性能优化定义一个新的状态变量运动方程变为：8最优控制：12.3全主动悬架系统假定路面位移输入变量是一个积分白噪声，即：系统模

6、型可写成状态方程行式：优化目标是使车身垂直加速度和轮胎动载荷达到最小，同时保证悬架动行程在允许范围内。优化指标函数J可定义为各项性能指标的加权平方和的积分。求出使优化指标J最小的控制力。1)全状态反馈控制2)有限状态反馈控制9连续可调阻尼的半主动悬架，其减振器产生的阻尼力能独立地跟踪力需求信号，与减振器本身的相对速度无关。12.4连续可调阻尼的半主动悬架系统10根据1/4模型，半主动系统的运动方程如下：12.4连续可调阻尼的半主动悬架系统表示可控的阻尼力。如果悬架相对位移、车轮速度、车身速度可测

7、，则作为有限状态反馈变量，阻尼控制力应为：附加控制律：1112.5各类悬架系统的性能比较性能比较12MATLAB/SIMULINK简介垂向动力学实例13MATLAB简介MATLAB是什么？MATLAB是由美国MathWorks公司开发的一种进行科学和工程计算的交互式软件包。它起源于20世纪70年代的“矩阵实验室”（MatrixLaboratory）。随着软件版本的不断更新，其功能已涵盖到了诸如一般数值运算、数字信号处理、系统识别、自动控制、优化设计、神经网络、化学、统计学等各个学科和工程应用领

8、域。MATLAB的功能主要是由各种工具箱(Toolbox)来实现的，其核心工具箱可分为两类：即功能性工具箱和学科性工具箱。14MATLAB简介功能性工具箱可应用于多学科，主要可用来扩充其符号计算功能，如符号计算工具箱（SymbolicMathToolbox）、图形建模仿真功能、文字处理功能，甚至还发展到可以实现硬件实时交互功能，如Realtimeworkshop工具箱。而学科性工具箱专业性较强，如控制系统工具箱（ControlSystemToolbox）、优化工具箱（OptimizationTo