基于AMESim的客車ECAS車身高度及整車姿態(tài)控制研究.pdf

1、作為一類先進的車輛懸架系統(tǒng)，電控空氣懸架（Electronically Controlled Air Suspension, ECAS）以其卓越的性能優(yōu)勢逐漸被廣泛應(yīng)用于城市公交客車、旅游巴士、重型裝載車輛以及高級乘用車上。與傳統(tǒng)機械式車輛懸架相比，ECAS的突出優(yōu)勢及主要特色之一在于空氣彈簧能夠有效進行充放氣調(diào)節(jié)，即實現(xiàn)車身高度的實時可調(diào)。在此基礎(chǔ)上，進一步結(jié)合可調(diào)阻尼減振器，ECAS便能有效保證車輛在載荷及道路行駛工況復(fù)雜多變情況下

2、的整車綜合性能，從而有效提升車輛操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟性以及乘坐舒適性。
　　隨著 ECAS研究的不斷深入，作為核心技術(shù)之一的ECAS車高調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計已逐漸成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。本文針對客車ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的空氣彈簧過充、過放、車身高度在目標值附近震蕩以及車身側(cè)傾角和俯仰角過大（整車姿態(tài)失穩(wěn)）等不良現(xiàn)象，基于 AMESim和滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)進行客車 ECAS車身高度及整車姿態(tài)控制研究。為準確掌握 ECAS在車高調(diào)

3、節(jié)過程中存在的復(fù)雜動態(tài)特征，建立了ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型，在此基礎(chǔ)上，完成了客車ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計，最后實現(xiàn)了系統(tǒng)控制性能的聯(lián)合仿真和實車道路試驗。論文的主要研究工作總結(jié)如下：
　　首先，對ECAS車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作機理進行了深入分析，結(jié)合變質(zhì)量充放氣系統(tǒng)熱力學(xué)理論和車輛系統(tǒng)動力學(xué)理論，建立了整車ECAS車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，明確了客車ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制過程中的控制變量。與此同時，為便

4、于后續(xù)系統(tǒng)控制性能的有效驗證，基于 AMESim建模與仿真平臺建立了客車ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)物理模型。
　　其次，為有效解決客車ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的各類不良現(xiàn)象，保證車高調(diào)節(jié)控制精度及整車姿態(tài)的穩(wěn)定性，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法設(shè)計了ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制器，實現(xiàn)了對ECAS在車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制過程中流入或流出各空氣彈簧內(nèi)的空氣質(zhì)量流量的有效控制。
　　再次，通過建模仿真平臺接口提供的有效工具將基于 M

5、atlab/Simulink搭建的ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制器與在AMESim仿真平臺上建立的ECAS整車車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)物理模型相連接，從而實現(xiàn)了基于 AMESim的系統(tǒng)控制性能聯(lián)合仿真分析。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的控制器能夠有效解決客車ECAS在車高調(diào)節(jié)過程中存在的不良現(xiàn)象，并且響應(yīng)迅速、控制精度高，滿足實際控制要求。
　　最后，為進一步驗證所設(shè)計的客車ECAS車高調(diào)節(jié)及整車姿態(tài)控制系統(tǒng)的有效性和可靠性，開發(fā)了ECAS車高調(diào)節(jié)及