車輛運行振動舒適性分析與控制.pdf

1、車輛的平順性研究所關(guān)心的是車輛在垂直方向上的上下跳動與繞橫軸的俯仰運動。人體承受全身振動而引起的舒適性問題，稱為振動舒適性。由振動加速度有效值以及振動頻率、受振持續(xù)時間等物理量綜合描述。根據(jù)行車舒適性研究的結(jié)果，引起駕乘人員不舒適的主要原因是一定頻率下的垂直振動加速度。加速度越大，舒適性越差。振動加速度是影響乘客乘坐舒適性的重要因素之一。 懸架性能是影響車輛振動舒適性的重要性能。因此，研究車輛的振動特點，設(shè)計新型懸架系統(tǒng)，對車輛

2、振動進行有效控制是提高現(xiàn)代車輛振動舒適性的重要措施。 本課題基于車輛動力學基本理論，應(yīng)用遺傳與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，應(yīng)用ISO 2631評價標準，得到車輛懸架結(jié)構(gòu)控制前與控制后的振動舒適性能，并在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用煩惱率模型，得到了基于煩惱率模型的車輛懸架結(jié)構(gòu)在路面隨機激勵下的振動舒適性評價方法。論文第一章介紹了汽車振動舒適性與懸架振動控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第二章應(yīng)用隨機振動基本理論與車輛系統(tǒng)動力學基本理論，引用平穩(wěn)與非平穩(wěn)隨機輸入的時

3、域通用模型，得到車輛兩輪相關(guān)路面模型，建立了懸架系統(tǒng)模型，并進行了仿真；第三章論述了遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法原理，設(shè)計了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的結(jié)構(gòu)；第四章應(yīng)用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，進行仿真分析；第五章應(yīng)用ISO 2631振動舒適性評價標準，對經(jīng)過懸架控制前與控制后的垂直振動加速度進行分析；第六章應(yīng)用結(jié)合了振動舒適性客觀評價與主觀評價的煩惱率模型，研究了基于煩惱率模型的車輛懸架結(jié)構(gòu)在路面隨機激勵下的振動舒適性評價方法。本文的研究成

4、果主要包括以下幾個方面： 1．本文運用車輛動力學理論，建立了二分之一車體四自由度主動懸架系統(tǒng)的動力學模型，并以此作為控制策略的仿真的基礎(chǔ)。 2．用計算機模擬路面不平度信號作為汽車懸架振動模型的輸入信號車輛在行駛時很多情況是非勻速行駛的，如車輛的起步加速、減速制動等工況，盡管路面輸入在空間域內(nèi)是平穩(wěn)的，但在時間域內(nèi)是非平穩(wěn)的，為了使路面模型更加符合路面實際情況，本文用計算機模擬產(chǎn)生了路面不平度信號作為模型的輸入，應(yīng)用兩輪相

5、關(guān)路面不平度輸入的時域通用模型，使研究更加接近真實懸架的振動情況。 3．本文采用遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)合的控制策略，對建立的汽車懸架振動模型進行控制仿真研究，針對車身質(zhì)量加速度、輪胎動載荷、懸架動撓度這三個性能指標，根據(jù)懸架系統(tǒng)的控制原理圖，建立系統(tǒng)的仿真模型。選取典型的路面輸入信號，對懸架性能進行仿真，然后，①對主、被動懸架的性能分析對比；②不同控制策略下主動懸架的減振特性的分析；③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓

6、練參數(shù)與遺傳算法輸入函數(shù)變化時，在同一控制策略下懸架特性的變化和影響分析；④為驗證控制系統(tǒng)的魯棒性，本文還考慮了車速變化時，系統(tǒng)的響應(yīng)特性。 采用Matlab軟件中的S函數(shù)編程，通過計算機仿真驗證了這種控制算法的有效性，并與被動懸架的性能指標進行了對比，證明采用本文的車輛主動懸架的控制算法能夠提高車輛懸架的綜合性能。 4．行駛平順性和操縱穩(wěn)定性是今后體現(xiàn)車輛性能的重要指標，因此采用遺傳算法優(yōu)化車輛懸架性能評價指標，較全面

7、地反映在振動控制過程中車輛的行駛平順性與操縱穩(wěn)定性，用于比較主動懸架的綜合性能。 5．根據(jù)行車舒適性研究的結(jié)果，引起駕乘人員不舒適的主要原因是一定頻率下的垂直振動加速度。加速度越大，舒適性越差。通過控制前、后車身垂直加速度分析，運用振動舒適性評價標準ISO 2631，得到人的主觀感受。通過懸架控制算法，降低車身振動加速度，達到提高振動舒適性的目的。 6．結(jié)合心理物理學的信號檢測理論分析人對振動反應(yīng)的不確定性，應(yīng)用人對振動