摘要
悬架系统作为连接车轮和车架的装置，其性能不仅直接影响车身的振动特性，决定车辆行驶平顺性，并且对轮胎与地面的稳定接触有重要作用。磁流变半主动悬架具有响应快、工作可靠、功耗低的特点，能够改善车辆的平顺性，提高驾乘舒适性，在汽车行业得到了广泛关注。但磁流变减振器具有很强的非线性特性，对于半主动控制算法的性能有较高要求。 本文选择磁流变减振器半主动悬架为研究对象，为解决磁流变减振器的非线性特性，基于示功实验结果建立了精确的查表模型，能够提高仿真和实际控制的模型精度。针对经典控制算法的参数不能随车速实时变化问题，提出了两种参数可调的随速控制算法，利用粒子群优化算法对参数进行优化，并搭建模型在不同工况下进行仿真和试验验证，为参数随车速变化的控制方法研究提供了新的思路和方法。本文研究的主要内容为： （1）建立路面激励模型和2自由度悬架模型。基于Simulink和实际路面信息，搭建了三种级别随机路面和和凸块路面的激励模型。建立了悬架2自由度模型，提出了平顺性和操纵稳定性评价指标。对磁流变减振器进行外特性示功实验，基于实验结果建立减振器查表模型，从而建立了半主动悬架系统动力学模型。 （2）对经典控制算法的理论和控制效果进行分析。搭建了天棚控制、加速度阻尼控制和SH-ADD混合控制三种半主动悬架的经典控制算法控制器。在不同车速下对三种经典算法进行了仿真，研究算法控制效果与车速之间的影响关系。仿真结果表明，在车速较低时SH控制效果最好，随着车速增加ADD控制效果逐渐优于SH控制，SH-ADD在全车速下的车身加速度最小。 （3）基于经典控制算法提出了两种参数随车速改变的控制算法，并进行仿真分析。使用改进粒子群优化算法对算法参数进行优化，经过三次拟合插值和对比分析，选择了最优的控制参数-车速关系式，在不同路面和车速下进行仿真，以C级路面车速120km/h仿真结果为例，“开关”随速控制和平滑随速控制的车身加速度分别降低了约12.2%和12.2%。仿真结果表明提出的两种算法在不同工况下都能很好地降低车身加速度，随着车速的增加随速控制的优势逐渐增大；车轮动载荷较被动悬架都有所提升，但是增幅在5%以内；悬架动挠度与被动悬架相差不大。 （4）通过台架试验对所研究的控制算法进行试验验证。搭建1/4车辆半主动悬架算法验证平台，包括液压伺服激振台，1/4磁流变半主动悬架系统，数据采集和控制系统。以B级路面车速80km/h试验结果为例，VWV-onoff和VWV-smooth算法加速度均方根值较被动悬架降低了约16.3%和17.5%，较SH-ADD混合控制降低了约7.2%和8.5%。试验结果表明，本文提出的两种随速控制算法能够在保证车辆操纵稳定性的前提下，降低车身加速度，提高车辆平顺性，在车轮动载荷和悬架动挠度方面，几种控制方法相差不大。
NETL