汽車(chē)動(dòng)力總成懸置動(dòng)態(tài)特性與控制方法研究.pdf

1、汽車(chē)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)是指動(dòng)力總成與車(chē)架或車(chē)身之間的彈性連接系統(tǒng)，是整車(chē)振動(dòng)控制的重要組成部分，對(duì)提高汽車(chē)的乘坐舒適性和NVH(Noise，Vibrationand Harshness)性能具有重要影響。近年來(lái)出現(xiàn)的磁流變懸置具有阻尼力可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗少等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。為了提高整車(chē)的綜合性能，考慮動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)之間的相互影響，對(duì)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)進(jìn)行集成控制將成為發(fā)展趨勢(shì)。在上述背景

2、下本文對(duì)液壓懸置動(dòng)態(tài)特性、磁流變懸置動(dòng)態(tài)特性、磁流變半主動(dòng)懸置系統(tǒng)控制策略、動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)集成控制等四個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　液壓懸置是磁流變懸置的基礎(chǔ)，研究液壓懸置的工作機(jī)理對(duì)研究磁流變懸置具有重要意義。針對(duì)解耦盤(pán)式液壓懸置的混雜特征，基于切換系統(tǒng)理論，在解耦盤(pán)式液壓懸置線性模型的基礎(chǔ)上建立了切換系統(tǒng)模型。分別針對(duì)兩種典型工況進(jìn)行解耦盤(pán)式液壓懸置的動(dòng)態(tài)特性仿真，并與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了切換系統(tǒng)模型的有效性。采

3、用切換系統(tǒng)模型分別對(duì)低頻、大振幅和高頻、小振幅正弦激勵(lì)下的懸置工作過(guò)程進(jìn)行仿真分析，研究了雙通道流動(dòng)模式和單通道流動(dòng)模式的切換機(jī)理，探討了慣性通道和解耦通道的液體流量之間的關(guān)系。對(duì)自行研制的解耦盤(pán)式液壓懸置進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)，討論了預(yù)載荷、激振振幅、激振頻率對(duì)液壓懸置動(dòng)態(tài)特性的影響，為揭示液壓懸置工作機(jī)理和液壓懸置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　分析了一種擠壓模式磁流變懸置的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。根據(jù)磁流變液的工作模式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，結(jié)合懸

4、置的工作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)用電磁場(chǎng)理論對(duì)磁流變懸置的磁路進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用有限元方法對(duì)磁流變懸置的磁路磁場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，得到了極板間隙部位磁流變液的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。通過(guò)數(shù)值擬合的方法擬合出了控制電流與可控阻尼力的關(guān)系式，為磁流變懸置的控制應(yīng)用提供了理論模型。利用磁流變液的Bingham模型和流體動(dòng)力學(xué)理論，建立了磁流變懸置的力學(xué)模型，并在Matlab軟件環(huán)境下進(jìn)行仿真。通過(guò)試驗(yàn)與仿真對(duì)比分析，結(jié)果顯示仿真數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，驗(yàn)證了所建立

5、的磁流變懸置力學(xué)模型的可靠性。
　　考慮懸架系統(tǒng)的等效剛度和等效阻尼，建立了二自由度磁流變半主動(dòng)懸置系統(tǒng)模型。根據(jù)線性二次型最優(yōu)控制原理設(shè)計(jì)了最優(yōu)控制器，并對(duì)磁流變半主動(dòng)懸置系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制，能夠有效地降低車(chē)身加速度。由于最優(yōu)控制不能適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，在Fuzzy控制和PID控制的基礎(chǔ)上建立了Fuzzy-PID切換控制策略，對(duì)磁流變半主動(dòng)懸置系統(tǒng)在不同工況下的隔振性能進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明Fuzzy-PID切換控制能有效地

6、降低車(chē)身傳遞力，具有系統(tǒng)超調(diào)量小，穩(wěn)態(tài)精度高和魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)這種復(fù)雜非線性系統(tǒng)的建模與控制。
　　在分析動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)相互影響和制約的基礎(chǔ)上，建立了包含這兩個(gè)系統(tǒng)的13自由度集成系統(tǒng)模型。提出了一種基于能量的模態(tài)耦合分析方法，用于計(jì)算汽車(chē)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)的振動(dòng)耦合程度，為動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)與懸架系統(tǒng)的集成控制實(shí)踐提供了理論依據(jù)。在13自由度集成系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，利用線性二次型最優(yōu)控制原理