载货汽车驾驶室半主动悬置台架试验研究

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近年来,随着我国物流运输行业的高速发展,载货汽车作为物流运输的主要运力,人们对驾驶员的乘坐舒适性与货物运输的完整性要求不断提高。驾驶室悬置作为载货汽车的主要隔振系统,其性能的优劣直接影响着驾驶员的乘坐舒适性。半主动悬置既能满足产品性能需求,又兼顾被动悬置价格低、主动悬置隔振效果好等优点,市场应用前景良好,受到各大车企的广泛关注与重视。研究团队与某企业合作,共同开展载货汽车驾驶室半主动悬置研究。第一阶段已经基本打通了模型建立-算法仿真-实车试验这一闭环过程,建立了整个系统。现阶段目标主要是通过设计及搭建1/4驾驶室半主动悬置试验台架,验证半主动悬置系统的各个环节,包括积分方法精度验证、半主动减振器阻尼特性、阻尼控制策略效果验证与对比等。具体研究内容及主要结论如下:(1)载货汽车驾驶室半主动悬置总体设计。采用六路加速度传感器作为信号输入,四路CDC减振器作为输出,设计载货汽车驾驶室半主动悬置控制方案。针对CDC减振器阻尼力非线性特性,进行测试得出减振器输出阻尼力-激振速度-电磁阀输入电流三者之间的关系,并建立模型,通过期望阻尼力与运动速度逆推获得期望电流,为后续阻尼控制提供依据。(2)1/4驾驶室半主动悬置试验台架设计与搭建。设计能模拟1/4驾驶室悬置实际工作状态的试验台架机械结构;选取STM32F407ZGT6微控制器为半主动悬置系统的控制芯片,设计减振器电磁阀驱动电路;实现半主动悬置控制模型到STM32嵌入式应用软件的自动生成;实现台架系统集成,搭建1/4驾驶室半主动悬置试验台架。(3)半主动悬置台架试验与实车应用。设计台架试验,对离散信号数值积分方法进行精度验证,结果表明:加速度一阶积分速度的精度达到了85%以上,极值误差在10%以内,基本满足半主动悬置控制要求;对不同阻尼控制策略的半主动悬置簧上质量加速度改善效果进行验证与对比,结果表明:阻尼比天棚控制与SH-ADD控制改善效果较好,在模拟减速带激励下,相比被动悬置,簧上加速度峰峰值分别改善了14.1%与12.7%,在模拟二级路激励下,簧上加速度传递率分别改善了6.1%与4.7%;以某公司载货汽车为例,开展半主动悬置平顺性实车试验,结果表明:减速带工况下,阻尼比天棚控制对座椅导轨处振动改善效果较好,二级路工况下,阻尼比天棚控制与SH-ADD控制改善效果基本相当,相比被动悬置,座椅导轨处加速度均方根值分别改善了14.4%与12.1%,其中SH-ADD控制高频改善效果更好。
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