一种特种车辆平顺性参数协同调控方法技术

本发明专利技术属于减振器技术领域，具体涉及一种特种车辆平顺性参数协同调控方法，包括：步骤1：建立馈能式减振器理论模型，确定其减振及馈能特性表征公式；步骤2：结合减振器的原始设计方法，确定馈能式减振器的参数约束范围；步骤3：根据馈能式减振器减振及馈能特性表征公式及其参数约束范围，建立馈能式减振器参数多目标优化模型；步骤4：根据馈能式减振器参数多目标优化模型产生优化解集，结合车辆类型及平顺性需求进行权重确定，得到馈能式减振器参数多目标优化解，最终实现半主动悬架馈能及平顺性参数协同调控。该方法可以提高对最优解搜索精度，并且支持对约束严格，可行域小的优化问题的处理。的处理。的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种特种车辆平顺性参数协同调控方法


[0001]本专利技术属于减振器
，具体涉及一种特种车辆平顺性参数协同调控方法。

技术介绍

[0002]减振器是悬架系统的重要组成部分，它拥有抑制弹簧吸振后反弹时的振荡及来自路面的冲击，以改善特种车辆的行驶平顺性的作用，馈能式减振器除了具有传统减振器减振的功能外，还能够将部分振动能量回收利用，将机械能转化为电能并提供给车辆使用。
[0003]目前馈能式减振器的参数匹配问题大多是归结为以提高馈能性能的单目标的优化问题，这往往具有一定的局限性。
[0004]作为馈能式减振器来说，其减振性能，即半主动悬架的平顺性问题同样重要，然而馈能式减振器的减振性能与馈能性能很难同时达到最优，他们往往是相互冲突的，不协调的，即一个目标的变化会引起其他目标向相反方向变化。因此，急需一种特种车辆平顺性参数协同调控方法。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种特种车辆平顺性参数协同调控方法，能够进行减振器的参数协同匹配，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特种车辆平顺性参数协同调控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：建立馈能式减振器理论模型，确定其减振及馈能特性表征公式；步骤2：结合减振器的原始设计方法，确定馈能式减振器的参数约束范围；步骤3：根据馈能式减振器减振及馈能特性表征公式及其参数约束范围，建立馈能式减振器参数多目标优化模型；步骤4：根据馈能式减振器参数多目标优化模型产生优化解集，结合车辆类型及平顺性需求进行权重确定，得到馈能式减振器参数多目标优化解，最终实现半主动悬架馈能及平顺性参数协同调控。2.如权利要求1所述的特种车辆平顺性参数协同调控方法，其特征在于，所述步骤1中，包括：确定路面激励模型，路面激励采用随机路面高斯白噪声模型，其表达式如下所示：上式中，是路面激励速度，x
g
(t)是路面激励，f0是下截止频率，S
q
(n0)是路面不平度系数，u是车速，w(t)是均匀分布的白噪声；建立车辆二自由度系统理论模型，车辆二自由度悬架系统动力学方程如下式：上式中，C
eq
是馈能式减振器的阻尼系数，在车辆运行过程中，路面不平引起的垂直振动被馈能式减振器吸收，然后转化为发电机的旋转；发电机在旋转时产生阻尼力，转速越高，电磁阻尼越大；m
s
和m
u
分别表示悬架系统的簧上质量和簧下质量，x
s
、x
u
、x
g
分别表示簧上质量位移、簧下质量位移、路面激励，表示簧上质量速度，表示簧上质量加速度，表示簧下质量加速度，k1和k2分别表示悬架弹簧刚度和车轮刚度；馈能式减振器激励表达式为：上式中，x0、v0、a0分别表示馈能式减振器的激励位移、激励速度、激励加速度，表示簧下质量速度；馈能式减振器阻尼力由惯性力、电磁力和摩擦力三部分组成，惯性力F
g
的表达式为:上式中，J
k
为减振器各部件的等效转动惯量，i
k
为减振器各部件与丝杠螺母之间的各级传动比的乘积；馈能式减振器电机旋转时会产生电磁转矩，从而产生电磁阻尼力，电磁阻尼力F
d
的表达式如下所示：
上式中，T
e
表示电机的电磁转矩，i
g
表示减振器电机与丝杠螺母之间各级传动比的乘积，i
s
和i
m
分别表示减振器电机减速比和滚珠丝杠传动比，l表示滚珠丝杠副丝杠导程，k
e
和k
t
分别是发电机电磁转矩常数和发电机反电势常数，ω
g
是电机转子的旋转角速度，R
in
和R分别为电机电枢的等效电阻和外部可变电阻的等效电阻，η表示减振器滚珠丝杠副的传动效率；馈能式减振器在工作过程中，不可避免地会产生由不同部件相对运动产生的机械阻尼力，机械阻尼力反映馈能式减振器的内摩擦损失，包括滚珠丝杠副、伞齿轮副和电机减速器内部的摩擦，以及电机的风阻损失和磁损失，机械阻尼力F
p
可表示为：F
p
＝f
c
sgn(v0)+c
m
v0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)上式中，f
c
是库仑摩擦力，c
m
是机械阻尼的粘性项，sgn是符号函数；馈能式减振器的总阻尼力为上述的电磁阻尼力、惯性力和机械阻尼力之和，即：上式中，F
t
是馈能式减振器的总阻尼力，C
r
是馈能减振器的电磁阻尼系数，M
r
是馈能式减振器的惯性阻尼系数；馈能式减振器的等效阻尼系数反映了减振器的软硬程度，它可以通过减振器的外接负载电阻进行调节，其表达式如下所示：常用车辆簧上质量加速度均方根值来表征特种车辆平顺性，即车辆簧上质量加速度均方根值越小，特种车辆平顺性越好，车辆簧上质量加速度均方根值越大，特种车辆平顺性越差，车辆簧上质量加速度均方根值表达式如下所示：上式中，T指时长，t指时刻，x
s
(t)即为x
s
，表示x
s
是随时间变化的变量。在上述基础上，建立馈能式减振器与车辆二自由度悬架系统耦合模型，可以得出基于半主动悬架的车辆簧上质量加速度时域输出曲线，并将车辆簧上质量加速度均方根值作为馈能式减振器减振特性的表征；馈能式减振器的馈能功率按如下公式计算：上式中，E是电机的输出电压，I是电机的输出电流，P是馈能式减振器的馈能功率；将馈能式减振器的馈能功率作为其馈能特性的表征。
3.如权利要求2所述的特种车辆平顺性参数协同调控方法，其特征在于，所述步骤2中，由特种车辆设计，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度，表达式为：通过参数敏感性分析确定对减振器的阻尼特性与馈能特性影响较大的参数为减振器电机减速比i
s
、滚珠丝杠副丝杠导程l、发电机电磁转矩常数k
e
、发电机反电势常数k
t
和外部可变电阻的等效电阻R；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨征葳，鲍珂，褚艳涛，柳月，李孟伟，凌亮，解芳，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：