【经验分享|偶然系列】车辆振动学思考（三）

2017-02-15 by:CAE仿真在线来源:互联网

作者:偶然

题外话

人间四月芳菲尽,英落方识春心意。粉嫩的樱花、桃花,鹅黄的迎春花,洁白的李子花,胭指红的海棠……百花开放的季节里,空气中到处飘拂着花香。花开不是为了凋谢,而是为了结果;结果不是为了终结,而是重生。在春暖花开的季节里,我们需要更认真的思考,加倍的努力,方能迎接硕果累累的收获季节。

春暖花开

>>>>被动悬架的结构

被动悬架的结构型式有许多不同的型式,如下图所示。因为被动悬架的参数不能随路况及操纵工况即时的改变,只能是在某种工况下进行参数的折衷设计。而实际上的路面状况是千变万化,车辆也在一定的范围内不断变化,操纵要求也不断的调整。所以主动或半主动悬架的出现是汽车悬架发展的必然趋势。

不同结构型式的被动悬架

>>>>主动悬架

主动悬架的概念是在1954年被提出,主要由控制系统、动力源(液压泵、空气压缩机等)和执行机构组成。主动悬架工作时,由传感器检测车辆行驶状态以及道路状况等信息传递给控制单元,控制单元根据一定的控制策略(天棚阻尼控制,最优控制,鲁棒控制,自适应控制,模糊控制,神经网络控制等),经过运算处理后将控制命令发给执行机构以产生力或力矩来抑制振动。其显著特点就是它能产生任何形式的作用力或力矩,因此可以采用一定的控制方法对其进行控制,以使车辆达到最佳行驶性能。

主动悬架分为慢主动悬架和全主动悬架以及混合主动悬架。主动悬架的分类如图所示。慢主动悬架是在被动悬架的基础上加入一个可控制作用力的作动器;全主动悬架是采用一个可控力作动器代替被动悬架中相应部分;混合主动悬架是由作动器与阻尼连续可调减振器并联组成。

主动悬架的分类

2002年,戴姆勒—克莱斯勒股分公司(Daimler Chrysler A G)的Thomas Merker等人对主动悬架系统和阻尼性能进行了试验研究。研究结果表明,采用ABC(Active Body Control)系统的奔驰车辆在侧倾角,转向盘阶跃输入以及转弯运动中,车辆的操纵稳定性均有较大程度的提高。其结构原理图以及测试中转向盘阶路输入的响应如图所示。

ABC系统示意及响应图

2007年奔驰车F700概念车上首次采用了MBC(Magic Body Control)系统,该系统的组成如下图(a) 所示,该系统可以有效降低车辆在高速行驶时遇到横风产生的偏移,提高车辆的行驶稳定性,效果如下图(b)所示。在车辆前风挡上安装摄相头采集路面信息,可以探测前方0.5~1.4米,最大精度可以探测1~2厘米的起伏,如下图(c)所示。车辆悬架控制单元ECU根据采集到的路面,车辆行驶速度等信息,控制减振器内的油压大小以减少车身的振动,如下图(d)所示。在2013年5月新上市的奔驰S级轿车上,对信息融合进一步研究应用,将MBC系统数据传递给主动巡航系统,提供更安全的控制。

奔驰汽车的MRC(Magic Ride Control) 系统

主动悬架的元件复杂,需要高额的能量消耗,所以它的实际应用还是受着能源的限制和成本制造与维护成本的制约。

半主动悬架主要是通过输入少量控制能量改变悬架参数(弹簧刚度或减振器阻尼系数),以分级或连续的方式调节参数变化,使悬架的减振性能适应不同的道路和行驶状况,从而改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。半主动悬架相对于主动悬架的成本较低,消耗能源较少,而性能介于被动悬架和主动悬架之间,所以得到了迅速的发展、研究和应用。欲知详情,请看下回。