《基於正負剛度並聯的汽車傳動系統半主動扭振控制研究》是依託北京理工大學，由劉輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於正負剛度並聯的汽車傳動系統半主動扭振控制研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：劉輝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
扭轉振動控制是汽車傳動系統設計中一項共性關鍵核心技術，扭轉減振器是目前套用最為廣泛的扭振控制元件。為了克服傳統被動式減振器存在的承載能力與彈性元件剛度之間的固有矛盾，提升減振效果，申請者提出一種基於正負剛度並聯的半主動控制扭振減振器，擬對其基礎理論問題開展研究：1、建立正負剛度機構並聯的半主動扭轉減振器非線性振動模型，通過定量分析方法獲取系統振動特性和剛度特性，研究減振效能，揭示減振機理；2、研究過渡過程下並在線上構剛度的非光滑特徵，提出剛度平滑控制方法，揭示扭轉減振器半主動控制機理；3、建立含遲滯環節的非線性剛柔耦合動力學和控制策略聯合仿真模型，研究主要參數對減振性能和穩定性的影響規律，提出半扭轉減振器的參數最佳化方法；4、研製半主動減振器樣機，並驗證減振機理、減振性能和非線性剛度特性。最終形成正負剛度並聯式扭轉減振器的設計理論，為半主動扭轉減振器的實際套用奠定理論基礎和提供關鍵技術支撐。
結題摘要
為解決車輛傳動系統低頻扭轉振動，克服傳統被動式減振器存在的承載能力與彈性元件剛度之間的固有矛盾，提高車輛運行品質，創新提出了一種基於正負剛度並聯的半主動控制型扭轉減振器，其具有高靜剛度、低動剛度特性，通過液壓作動機構可實現在承載不同轉矩時具有良好的減振效果。 研究了正負剛度並聯半主動扭轉減振器的減振機理及減振特性，建立了正負剛度並在線上構非線性回復力矩模型，揭示了其非線性剛度特性。建立了正負剛度並聯扭轉減振器的非線性動力學模型，套用半解析法獲取了幅頻特性和振動傳遞特性，揭示了其低頻減振機理，並研究了在車用工況下的減振性能，結果表明具有良好的減振和承載特性。研究了正負剛度並在線上構在周期擾動下的非線性振動行為。基於分岔和混沌分析，研究了該扭轉減振器系統的動力學穩定性問題，分析了波動轉矩幅值、激勵頻率和阻尼比對系統複雜動力學行為的影響規律，得到了系統具有動力學穩定性的參數範圍，提出了扭轉減振器穩定性的設計準則。 建立了正負剛度並聯半主動扭轉減振器機械-液壓-控制聯合仿真模型，模型考慮了系統遲滯非線性以及柔性元件的影響。套用滑模變結構控制理論，建立了一種軌跡跟蹤控制器模型。針對滑模變結構控制算法切換過程中的抖振問題，提出了一種模糊變結構控制策略，改善了抖振現象，提高了負剛度機構運動穩定性。通過硬體在環仿真實驗和電液伺服系統實驗研究，驗證了控制策略的有效性。 設計並加工了正負剛度並聯半主動扭轉減振器原理樣機，構建了台架性能實驗測試系統。對電液伺服系統性能和半主動扭轉減振器進行了台架實驗研究，實驗結果驗證了正負剛度並聯半主動扭轉減振器的減振機理和減振效果。結合課題理論及試驗研究成果，總結形成了半主動扭轉減振器設計理論。 本課題的研究對正負剛度並聯半主動扭轉減振器在車輛上的套用具有開創性指導意義，且為解決諸多機械設備中普遍存在的低頻扭轉振動問題提供了新的思路。
