《基於多連線埠機械網路理論的ISD懸架匹配機理與控制》是依託江蘇大學，由張孝良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於多連線埠機械網路理論的ISD懸架匹配機理與控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張孝良
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
慣容和阻尼聯合控制的“慣容－彈簧－阻尼”（ISD）懸架具有定剛度、變慣容、變阻尼特性的特點，與整車的匹配和控制是車輛系統動力學面臨的一個新課題。項目根據機電相似原理，將ISD懸架與整車匹配的動力學問題等效為機械網路中的阻抗匹配問題，運用多連線埠機械網路理論將阻抗最佳匹配歸結為一類剛度不變、慣容和阻尼可變的多連線埠網路最大功率傳輸問題，利用網路變換及Lagrange乘數法求解其數學模型，分析懸架阻抗與整車內阻抗的匹配規律；研究磁流變慣容器工作特性，建立慣容調節管直徑和MR勵磁電流分別與慣容和阻尼特性、懸架阻抗之間的映射關係；在此基礎上，提出基於阻抗匹配的最大功率點動態跟蹤控制策略及阻抗修正的閉環PID控制方法，實現ISD懸架和整車阻抗的最佳匹配，確保懸架始終以最大功率吸收振動能量，進一步提高行駛平順性併兼顧操縱穩定性。最後進行台架和道路試驗驗證。項目旨在為ISD懸架的套用提供新的理論和方法支持。
結題摘要
半主動控制的“慣容-彈簧-阻尼”(ISD)懸架具有定剛度、變慣容、變阻尼特性的特點,與整車的匹配和控制是車輛系統動力學面臨的一個新課題。本項目在國家自然科學基金委的資助下,開展了半主動ISD懸架與整車的匹配機理及控制研究，主要研究內容包括：① 設計研製了一種慣容係數可調的新型流體慣容器裝置，並進行了工作特性試驗，採用系統識別的方法得到了慣容器的頻域回響特性，分析慣容器的幅頻和相頻特性，研究伴隨慣容的寄生阻尼產生機制，建立了流體慣容器非線性模型。② 針對傳統懸架與車輛阻抗失配的問題，在傳統懸架的結構基礎上引入慣容器，提出“慣容－彈簧－阻尼”三元件並聯的ISD懸架結構。基於該結構模型，根據機械網路理論，把懸架與車輛的阻抗匹配問題歸結為機械網路最大功率傳輸問題。運用最大功率傳輸理論，研究闡明了懸架與整車的匹配機理，並建立傳統動力學模型驗證了匹配機理的正確性。③ 基於“慣容－彈簧－阻尼”懸架系統慣容與阻尼的耦合機制，提出最優控制協調控制方法；在此基礎上，綜合懸架各性能指標設計了最優控制器，對比分析了半主動ISD懸架的時域回響以及頻域回響。隨機路面激勵下，在車速為20m/s時，車身加速度均方根值降幅9.49%，懸架動行程均方根值降幅35.04%，輪胎動載荷均方根值降幅0.38%，從仿真角度驗證了半主動ISD懸架的性能優越性。④ 搭建基於Matlab/dSPACE 的半實物實驗平台，驗證了控制方法的有效性，進一步明確了ISD懸架與整車的匹配機理及其對整車動力學性能的影響規律。在隨機輸入激勵試驗中，相較於傳統被動懸架，半主動ISD懸架在車速為30km/h、40km/h、50km/h時車身加速度均方根值分別減小了4.61%，3.78%，3.76%；懸架動行程均方根值分別減小了7.63%，3.89%，5.01%。試驗結果與理論研究相吻合，進一步驗證了半主動ISD懸架能有效改善車輛行駛的綜合性能，兼顧行駛平順性和操縱穩定性的要求。研究成果可為半主動ISD懸架的套用提供新的理論和方法支持。
