【摘 要】
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随着我国汽车工业不断发展,各种重型车辆及特种车辆由于运输的需要得到快速的发展。由于重型车辆的载重大且工作环境比较复杂,在山路当中转弯多、爬坡多、且转弯半径小,并且经常存在持续紧急制动,在这种长期高负荷冲击载荷工作下,对路面的破坏作用尤为严重。油气悬架具有非线性和刚度渐变性特性,车辆在通过道路起伏的路面时可以对悬架刚度进行调节,来降低重型车辆对道路的动载荷,减少悬架性能评价指标的动态载荷系数等,提高
【基金项目】
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科技部国家重点实验室课题“非平稳行驶下油气悬架系统的非线性动力学特性及控制研究(20191203)”;
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随着我国汽车工业不断发展,各种重型车辆及特种车辆由于运输的需要得到快速的发展。由于重型车辆的载重大且工作环境比较复杂,在山路当中转弯多、爬坡多、且转弯半径小,并且经常存在持续紧急制动,在这种长期高负荷冲击载荷工作下,对路面的破坏作用尤为严重。油气悬架具有非线性和刚度渐变性特性,车辆在通过道路起伏的路面时可以对悬架刚度进行调节,来降低重型车辆对道路的动载荷,减少悬架性能评价指标的动态载荷系数等,提高车辆悬架的道路友好性,延长路面的使用寿命。首先,本文以某重型车辆油气悬架作为研究对象,对双气室油气悬架的构成及特性进行了详细的讲解,并根据相关的悬架参数及理论公式推导,建立含分数阶项的双气室油气悬架模型,得出分数阶双气室油气悬架输出力时域图,通过相关文献并对比分析分数阶理论的引入的优势。其次,通过前文建立的双气室油气弹簧的数学模型结合车辆系统动力学理论,建立了四分之一二自由度油气悬架系统模型及随机路面输入模型,并根据模糊控制理论及滑模控制理论设计模糊控制器和滑模控制器(SMC),并建立主动油气悬架非线性控制系统仿真模型。最后,在C级、D级和E级路面激励输入下,使用Matlab/simulink软件仿真得出在各级路面上的平顺性评价指标等时域图,并根据道路友好性评价指标建立道路友好性仿真模型。综合分析悬架评价指标例如车身加速度均方根值、动态载荷系数、动态应力破坏因子和理论道路破坏系数等,评价含分数阶项的主被动油气悬架系统及不含分数阶项的主被动油气悬架系统的平顺性与道路友好性性能。仿真结果表明:主动控制悬架系统对比被动悬架系统对悬架的平顺性及道路友好性有明显的提升,其中将分数阶理论引入模型当中,也使得悬架的道路友好性有所提升,6种悬架系统中,含分数阶项的滑模变结构控制悬架系统对悬架系统的道路友好性优化效果最为显著。
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