车辆蓄能半主动悬架系统工作机理与智能控制研究

研究车辆蓄能半主动悬架组成框架、工作原理、控制策略及与整车匹配理论问题。为缓冲和衰减全频域范围内由路面不平度引起的冲击和振动，突破传统悬架的结构局限性，基于机电相似性隔振原理，构建一种车辆蓄能半主动悬架，应用复域机械阻抗法，建立车辆蓄能半主动悬架数学模型，突破蓄能半主动悬架建模瓶颈，利用多体建模理论，分析蓄能半主动悬架与整车之间的相互关系、协调机理及对整车动力学控制的作用，优化蓄能半主动悬架系统的结构参数及参数的组合形式，提出系统性能的综合评价指标和控制策略，将车辆行驶平顺性和安全性问题描述为适合分析与综合的控制问题，构建蓄能半主动悬架智能控制系统和故障诊断系统，解决与其它电控单元的信息融合问题，通过蓄能半主动悬架性能匹配及与整车性能协调研究，完成从动态建模、数据的实时获取到专家系统推理决策的全过程，以提高车辆的乘坐舒适性、行驶安全性及整车综合性能，为汽车底盘智能化控制提供新的理论和方法。

本项目在国家自然科学基金委的资助下，主要开展了车辆蓄能半主动悬架组成框架、工作原理、控制策略及与整车匹配研究工作。主要工作有：1）应用“蓄能器-弹簧-质量”系统反共振现象，将被隔离质量的共振转换为蓄能器的共振，把天棚与地棚阻尼吸收被隔离质量的振动能量，转化为吸收蓄能器的振动能量，发明了被动天棚和地棚阻尼隔振系统；2）阐述了蓄能器的概念与原理，系统地研究了蓄能器的数学模型及其与整车匹配，揭示了蓄能器的本质特征，研制了多种结构蓄能器，为蓄能悬架系统研究提供了依据；3）提出了一种理想天棚阻尼的被动实现方法，解决了理想天棚阻尼要求阻尼元件与惯性参考系相连的技术难题。将理想天棚阻尼的被动实现方法延伸到理想地棚阻尼的被动实现上，用阻抗分析的方法建立了被动天棚、地棚及其混合阻尼隔振系统模型，从理论上检验了理想天棚、地棚及其混合阻尼被动实现方法的正确性；4）对众多的蓄能悬架结构进行优化，寻找以舒适性为导向的蓄能悬架结构，将R—L—C电路网络的正实综合方法运用到蓄能悬架振动网络中，将求解悬架结构的问题转化为求解正实鲁棒控制器的问题，然后将求得的控制器的阻抗传递函数由弹簧、阻尼和蓄能器三种无源元件物理实现出来；5）建立了混合阻尼悬架的整车模型，分析了悬架的频响特性及动态性能，设计了蓄能半主动悬架智能控制策略，通过仿真分析，验证蓄能半主动悬架智能控制的正确性、有效性及可行性；6）设计了蓄能悬架原理样机，并将其安装于试验车辆，进行了试验研究。项目研究期间，取得了系列创新性成果，形成了多项自主知识产权。在国内外主要刊物发表、待发表或国际学术会议宣读相关论文15篇，已有10多篇被SCI、EI、ISTP收录；申报PCT发明专利1项，发明专利11项；实用新型专利1项。已培养博士生3名，其中获得学位1人，在读2人；硕士生5名，其中获得学位1人，在读4人。