基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台制造技术

本发明专利技术涉及一种电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台，包括实时仿真平台、电磁振动试验系统、接口电路和磁流变阻尼器驱动电源。其中实时仿真平台包括宿主机、目标机和数据采集卡；电磁振动试验系统包括振动台基座、电磁振动发生器、导向杆、上安装座U型夹具、下安装座U型夹具、位移传感器、力传感器、加速度传感器、磁流变阻尼器、横梁、螺杆和功率放大器；接口电路包括SCSI100针连接线、弯角母座接线板、位移传感器输出信号调理电路、力传感器输出信号调理电路和限幅电路；磁流变阻尼器驱动电源包括程控电源和RS232串口传输线。本发明专利技术采用电磁振动试验系统模拟路面激励，实验平台的占地空间小、运行噪声低、运行平稳、维护保养方便。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台
本专利技术涉及车辆悬架系统，尤其涉及一种基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台
技术介绍
磁流变阻尼器具有输出阻尼力大、调节范围宽、功率消耗低等优点，采用磁流变阻尼器的半主动悬架系统可以根据不同行驶条件选择最优化的悬架系统阻尼比，从而兼顾车辆驾乘舒适性和操控稳定性。硬件在环实验是通过实时处理器建立仿真模型来模拟受控对象的运行特性，由I/O接口连接实际硬件系统实现数据传输，进而进行全面的系统级测试，与传统车辆电控系统经过物理平台建设、算法设计验证以及反复实车试验的开发流程相比，减少了实车路试次数，极大地降低了研发时间和成本。国内已有少数科研单位建立了针对半主动悬架系统硬件在环实验平台，但主要存在以下不足：一是悬架硬件结构过于复杂，例如采用砝码作为簧载质量，添加螺旋弹簧或者轮胎，甚至设计了近似的悬架总成结构，却仍无法模拟实际悬架系统，而实际上半主动悬架系统中除关键的可控阻尼器外，其他组成部件线性化处理后均能够在仿真模型中实现；二是实时仿真系统采用dSPACE或NI公司提供的解决方案，然而由于系统平台的硬件结构多样性，仿真系统需要定制模块，因此延长了开发周期，并增加了成本；三是多数采用液压振动台提供路面激励，设备占地面积大、维护保养要求高，并且相比于电磁振动台价格也更加昂贵；四是由于复杂的硬件系统结构和集成的实时仿真系统，导致系统的测试项目单一，即使具备多种试验功能，也需要改变系统的硬件结构，系统操作便捷性不强。综上所述，目前急需开发一种易于搭建、易于操作、性价比高尤其能够适用于高校实验室建设的半主动悬架系统硬件在环系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于建立一种结构简洁、可靠性高、适合在高校实验室建设的基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台。本专利技术采用以下技术方案：基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台，包括实时仿真平台、电磁振动试验系统、接口电路和磁流变阻尼器驱动电源，其中：所述实时仿真平台，包括宿主机、目标机和多功能数据采集卡，宿主机通过以太网与目标机连接，目标机通过PCI接口安装多功能数据采集卡；所述实时仿真平台中建立有同时集成四分之一车辆半主动悬架仿真系统和硬件在环系统的模型，实时仿真平台实时记录这两个系统的运行数据以及观察比较两个系统的性能指标；所述电磁振动试验系统，包括振动台基座、电磁振动发生器、导向杆、上安装座U型夹具、下安装座U型夹具、位移传感器、力传感器、加速度传感器、磁流变阻尼器、横梁、螺杆和功率放大器，所述振动台基座置放于水平地面，通过空气弹簧与电磁振动发生器的台体连接为一整体，电磁振动发生器的台面两侧垂直方向安装一对导向杆，在导向杆上部架设水平横梁；在所述横梁与台面之间对称安装一对螺杆用于调节横梁高度；所述下安装座U型夹具固定在台面上，并与磁流变阻尼器的下部套管连接，磁流变阻尼器的上部套管连接上安装座U型夹具，上安装座U型夹具与力传感器固定连接，力传感器沿与磁流变阻尼器垂直的方向固定安装在横梁上；所述位移传感器安装在上、下安装座U型夹具之间并平行于磁流变阻尼器，所述加速度传感器固定在台面上，所述功率放大器通过电缆与电磁振动发生器的台体连接；所述接口电路，包括SCSI100针连接线、弯角母座接线板、位移传感器输出信号调理电路、力传感器输出信号调理电路和限幅电路，所述弯角母座接线板通过SCSI100针连接线与数据采集卡连接，所述位移传感器输出信号调理电路和力传感器输出信号调理电路的输入端通过屏蔽线分别与位移传感器和力传感器的输出端连接，所述位移传感器输出信号调理电路和力传感器输出信号调理电路的输出端经过所述限幅电路均与弯角母座接线板的接口连接；所述磁流变阻尼器驱动电源，包括一台程控电源和RS232串口传输线，所述程控电源通过RS232串口传输线与目标机连接。所述实时仿真平台中建立的模型的控制器可控制系数参数化，并支持不停机在线调整修改控制系数。进一步地，所述实时仿真平台包括路面激励模块、四分之一车辆半主动悬架仿真模块、四分之一车辆半主动悬架硬件在环模块和示波器模块；所述路面激励模块同时为四分之一车辆半主动悬架仿真模块、四分之一车辆半主动悬架硬件在环模块和示波器模块提供路面输入信号；所述示波器模块用于在实时仿真平台中观察实验运行数据；所述四分之一车辆半主动悬架仿真模块包括第一四分之一车辆悬架动力学模型、修正的磁流变阻尼器Boucwen现象模型和第一半主动控制模块，其中，修正的磁流变阻尼器Boucwen现象模型用于模拟实际磁流变阻尼器，第一四分之一车辆悬架动力学模型输出状态信号至第一半主动控制模块，第一半主动控制模块输出控制信号至Boucwen现象模型，最终由Boucwen现象模型输出阻尼力至第一四分之一车辆悬架动力学模型；所述四分之一车辆半主动悬架硬件在环模块包括第二四分之一车辆悬架动力学模型、第二半主动控制模块、数据采集卡驱动模块和程控电源驱动模块，第二四分之一车辆悬架动力学模型输出悬架动行程信号至数据采集卡驱动模块，通过数据采集卡驱动模块输出至功率放大器，第二四分之一车辆悬架动力学模型输出状态信号至第二半主动控制模块，第二半主动控制模块输出控制信号至程控电源驱动模块，驱动程控电源输出控制电流至实际磁流变阻尼器，实际磁流变阻尼器输出阻尼力通过数据采集卡驱动模块输出至第二四分之一车辆悬架动力学模型。相比现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术采用电磁振动试验系统作为路面输入激励源，与常用的液压振动台或滚轴丝杠等激励源相比，实验平台的占地空间小、运行噪声低、运行平稳、维护保养方便，并能够大大降低建设成本；(2)基于Matlab/SimulinkxPCtarget建立的采用宿主机和目标机结构的实时仿真系统，使用者可根据需要建立合适的系统模型，结构灵活并大大降低了实验成本；(3)建立的仿真模型集成了车辆半主动悬架系统和硬件在环系统模型，通过结构优化能够同时运行，避免了传统硬件在环实验与仿真实验分别运行记录数据后才能进行性能比较的繁琐步骤；(4)控制器控制系数参数化并支持不停机在线调试，避免了传统硬件在环实验时控制系数改变即需要重新编译下载模型的繁琐步骤，提高了设计效率、缩短了开发周期；(5)采用高精度程控电源控制磁流变阻尼器，在宿主机仿真模型中集成程控电源驱动模块，通过RS232串口通信实时控制程控电源输出半主动控制电压电流信号，提高了半主动控制精度、消除传统自制驱动电源的不稳定因素；(6)仿真模型与实际磁流变阻尼器硬件之间仅需要通过位移信号、输出阻尼力信号连接，能够方便地分别实现磁流变阻尼器性能测试实验、四分之一车辆被动悬架系统硬件在环实验、四分之一车辆半主动悬架系统硬件在环实验，而不需要更改系统硬件结构，就能分别进行阻尼器性能测试、被动悬架或半主动悬架系统硬件在环实验，降低了操作复杂度以及提高了实验平台利用率；(7)本专利技术建立的硬件在环系统模型，车辆悬架系统除阻尼器为实际硬件外，其他部件包括车身簧载质量、悬架弹簧、非簧载质量、轮胎以及路面激励均在宿主机仿真环境下以模型实现，避免了复杂的机械结构、能够快速调整车辆参数，消除了同类系统中存在的机械摩擦以及非线性干扰，提高了系统运行安全性和使用寿命。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台，其特征在于，包括实时仿真平台、电磁振动试验系统、接口电路和磁流变阻尼器驱动电源，其中：所述实时仿真平台，包括宿主机、目标机和多功能数据采集卡，宿主机通过以太网与目标机连接，目标机通过PCI接口安装多功能数据采集卡；所述实时仿真平台中建立有同时集成四分之一车辆半主动悬架仿真系统和硬件在环系统的模型，实时仿真平台实时记录这两个系统的运行数据以及观察比较两个系统的性能指标；所述电磁振动试验系统，包括振动台基座、电磁振动发生器、导向杆、上安装座U型夹具、下安装座U型夹具、位移传感器、力传感器、加速度传感器、磁流变阻尼器、横梁、螺杆和功率放大器，所述振动台基座置放于水平地面，通过空气弹簧与电磁振动发生器的台体连接为一整体，电磁振动发生器的台面两侧垂直方向安装一对导向杆，在导向杆上部架设水平横梁；在所述横梁与台面之间对称安装一对螺杆用于调节横梁高度；所述下安装座U型夹具固定在台面上，并与磁流变阻尼器的下部套管连接，磁流变阻尼器的上部套管连接上安装座U型夹具，上安装座U型夹具与力传感器固定连接，力传感器沿与磁流变阻尼器垂直的方向固定安装在横梁上；所述位移传感器安装在上、下安装座U型夹具之间并平行于磁流变阻尼器，所述加速度传感器固定在台面上，所述功率放大器通过电缆与电磁振动发生器的台体连接；所述接口电路，包括SCSI100针连接线、弯角母座接线板、位移传感器输出信号调理电路、力传感器输出信号调理电路和限幅电路，所述弯角母座接线板通过SCSI100针连接线与数据采集卡连接，所述位移传感器输出信号调理电路和力传感器输出信号调理电路的输入端通过屏蔽线分别与位移传感器和力传感器的输出端连接，所述位移传感器输出信号调理电路和力传感器输出信号调理电路的输出端经过所述限幅电路均与弯角母座接线板的接口连接；所述磁流变阻尼器驱动电源，包括一台程控电源和RS232串口传输线，所述程控电源通过RS232串口传输线与目标机连接。...

【技术特征摘要】
1.基于电磁振动台的车辆半主动悬架硬件在环实验平台，其特征在于，包括实时仿真平台、电磁振动试验系统、接口电路和磁流变阻尼器驱动电源，其中：所述实时仿真平台，包括宿主机、目标机和多功能数据采集卡，宿主机通过以太网与目标机连接，目标机通过PCI接口安装多功能数据采集卡；所述实时仿真平台中建立有同时集成四分之一车辆半主动悬架仿真系统和硬件在环系统的模型，实时仿真平台实时记录这两个系统的运行数据以及观察比较两个系统的性能指标；所述电磁振动试验系统，包括振动台基座、电磁振动发生器、导向杆、上安装座U型夹具、下安装座U型夹具、位移传感器、力传感器、加速度传感器、磁流变阻尼器、横梁、螺杆和功率放大器，所述振动台基座置放于水平地面，通过空气弹簧与电磁振动发生器的台体连接为一整体，电磁振动发生器的台面两侧垂直方向安装一对导向杆，在导向杆上部架设水平横梁；在所述横梁与台面之间对称安装一对螺杆用于调节横梁高度；所述下安装座U型夹具固定在台面上，并与磁流变阻尼器的下部套管连接，磁流变阻尼器的上部套管连接上安装座U型夹具，上安装座U型夹具与力传感器固定连接，力传感器沿与磁流变阻尼器垂直的方向固定安装在横梁上；所述位移传感器安装在上、下安装座U型夹具之间并平行于磁流变阻尼器，所述加速度传感器固定在台面上，所述功率放大器通过电缆与电磁振动发生器的台体连接；所述接口电路，包括SCSI100针连接线、弯角母座接线板、位移传感器输出信号调理电路、力传感器输出信号调理电路和限幅电路，所述弯角母座接线板通过SCSI100针连接线与数据采集卡连接，所述位移传感器输出信号调理电路和力传感器输出信号调理电路的输入端通过屏蔽线分别与位移传感器和力传感器的输出端连接，所述位移传感器输出信号调理电路和力传感器输出信号调理电路的输出端经过所述限幅电路均与弯角母座接线板的接口连接；所述磁流变阻尼器驱动电源，包括一台程控电源和RS232串口传输线，所述程控电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，廖延涛，汤强，余劲，王恩荣，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32