磁流变半主动悬架天棚控制方法探究

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1、磁流变半主动悬架天棚控制方法探究摘要：研究天棚控制方法对磁流变半主动悬架动力学的影响。根据磁流变减振器的力学特性，建立了二自由度磁流变半主动悬架模型，分析了在天棚控制方法下悬架的频率响应特性，并通过仿真分析了被动悬架和天棚控制悬架的平顺性。结果表明，天棚控制方法能有效降低簧载质量加速度和悬架动挠度，但是增大了轮胎动载荷。关键词：磁流变减振器；半主动悬架；天棚控制中图分类号:U463.33文献标文献标志码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2011.02.007Stud

2、yontheDynamicSimulationofMagneto-rheologicalSemi-activeSuspensionUsingSky-hookControlMethodZhaoYuntang,ChenSizhong,FengZhanzong,WuZhicheng,YangLin(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract：Theeffectofsky-ho

3、okcontrolmethodusedinmagneto-rheologicolsemi-activesuspensionisstudied.Atwo-degree-of-freedommagneto-rheologicalsemi-activesuspensionmodelisconstruetedaccordingtothemechanicalcharacteristicsofthemagneto-rheologicalshockabsorber・Thefrequencyresponsechar

4、acteristicofthesuspensionmodelusingsky-hookcontrolmethodisanalyzed・Theridecomfortofpassivesuspensionandcontrolledsuspensionisanalyzed.Theresultsshowthattheaccelerationofsprungmassandthesuspensiondeflectionaredecreasedthroughsky-hookcontrolmethod,howeve

5、r,thedynamictireloadisincreased・Keywords：magneto-rheologicalshockabsorber；semi-activesuspension；sky-hookcontrol被动悬架的刚度与阻尼是不可调的，因此它已不能适应高机动越野车辆的发展需要，而主动悬架由于要消耗大量能量，制约了其工程应用。介于被动悬架和主动悬架之间的半主动悬架，因其结构简单、性能接近主动悬架而得以迅速发展［1］。目前，半主动悬架大部分以改变减振器的阻尼来调节悬架性能。磁流变半主动

6、悬架通过调节磁场的大小来改变阻尼，与其它形式悬架相比，具有响应滞后小、可调节范围大、消耗功率小等优点，已成为半主动悬架发展应用的热点⑵。控制方法是半主动悬架的关键技术之一，它决定着执行元件的出力大小与时机。控制方法的选择，不仅要依据传感技术、计算机技术，还与执行元件的力学特性密切相关。本文选择所需车辆状态信号数量少、易测量及运算简便的天棚控制方法，对磁流变半主动悬架的动力学进行了仿真研究。1磁流变半主动悬架简介及应用现状磁流变液(Magneto-rheologicalFluids,MRF)是磁流变技

7、术研究的基础，属于可控流体。在无外磁场作用时，具有良好的流动性，而在外加磁场作用下，粘度会迅速发生变化，由流体状态转变为粘塑性状态，呈现出类似固体的力学性质，其中的响应时间仅为几毫秒［3］。由于MRF具有可控性好、响应快等优点，引起了材料学界和工程界的极大关注。磁流变减振器就是近十几年来逐渐发展起来的运用MRF进行工作的新型装置。磁流变半主动悬架即采用MRF减振器的悬架。美国Lord公司、德尔福公司、福特公司以及德国BASF公司等已经开发出商业产品。不仅如此，磁流变减振器系统己经投入实车。自从200

8、2年美国德尔福公司的MagneRide磁流变减振器应用在CadillacSevillesTs高档车上后，每年都在不同车型上安装，如2003年的ChevroletCorvette,2004年的CadillacTs,2005年的BuickLueerne,2006年的Ferrari599GTB,2007年的AcuraMDX等。在我国，重庆大学黄尚廉院士牵头的课题小组设计制作了磁流变减振器，并在“长安之星”微型车上进行了实车试验，取得了较好的效果；西安大学的倪建华、同济大学的