【經(jīng)驗分享|偶然系列】車輛振動學(xué)思考（三）

2017-02-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

作者:偶然

題外話

人間四月芳菲盡,英落方識春心意。粉嫩的櫻花、桃花,鵝黃的迎春花,潔白的李子花,胭指紅的海棠……百花開放的季節(jié)里,空氣中到處飄拂著花香?；ㄩ_不是為了凋謝,而是為了結(jié)果;結(jié)果不是為了終結(jié),而是重生。在春暖花開的季節(jié)里,我們需要更認(rèn)真的思考,加倍的努力,方能迎接碩果累累的收獲季節(jié)。

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春暖花開

>>>>被動懸架的結(jié)構(gòu)

被動懸架的結(jié)構(gòu)型式有許多不同的型式,如下圖所示。因為被動懸架的參數(shù)不能隨路況及操縱工況即時的改變,只能是在某種工況下進(jìn)行參數(shù)的折衷設(shè)計。而實際上的路面狀況是千變?nèi)f化,車輛也在一定的范圍內(nèi)不斷變化,操縱要求也不斷的調(diào)整。所以主動或半主動懸架的出現(xiàn)是汽車懸架發(fā)展的必然趨勢。

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不同結(jié)構(gòu)型式的被動懸架

>>>>主動懸架

主動懸架的概念是在1954年被提出,主要由控制系統(tǒng)、動力源(液壓泵、空氣壓縮機等)和執(zhí)行機構(gòu)組成。主動懸架工作時,由傳感器檢測車輛行駛狀態(tài)以及道路狀況等信息傳遞給控制單元,控制單元根據(jù)一定的控制策略(天棚阻尼控制,最優(yōu)控制,魯棒控制,自適應(yīng)控制,模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等),經(jīng)過運算處理后將控制命令發(fā)給執(zhí)行機構(gòu)以產(chǎn)生力或力矩來抑制振動。其顯著特點就是它能產(chǎn)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對其進(jìn)行控制,以使車輛達(dá)到最佳行駛性能。

主動懸架分為慢主動懸架和全主動懸架以及混合主動懸架。主動懸架的分類如圖所示。慢主動懸架是在被動懸架的基礎(chǔ)上加入一個可控制作用力的作動器;全主動懸架是采用一個可控力作動器代替被動懸架中相應(yīng)部分;混合主動懸架是由作動器與阻尼連續(xù)可調(diào)減振器并聯(lián)組成。

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主動懸架的分類

2002年,戴姆勒—克萊斯勒股分公司(Daimler Chrysler A G)的Thomas Merker等人對主動懸架系統(tǒng)和阻尼性能進(jìn)行了試驗研究。研究結(jié)果表明,采用ABC(Active Body Control)系統(tǒng)的奔馳車輛在側(cè)傾角,轉(zhuǎn)向盤階躍輸入以及轉(zhuǎn)彎運動中,車輛的操縱穩(wěn)定性均有較大程度的提高。其結(jié)構(gòu)原理圖以及測試中轉(zhuǎn)向盤階路輸入的響應(yīng)如圖所示。

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ABC系統(tǒng)示意及響應(yīng)圖

2007年奔馳車F700概念車上首次采用了MBC(Magic Body Control)系統(tǒng),該系統(tǒng)的組成如下圖(a) 所示,該系統(tǒng)可以有效降低車輛在高速行駛時遇到橫風(fēng)產(chǎn)生的偏移,提高車輛的行駛穩(wěn)定性,效果如下圖(b)所示。在車輛前風(fēng)擋上安裝攝相頭采集路面信息,可以探測前方0.5~1.4米,最大精度可以探測1~2厘米的起伏,如下圖(c)所示。車輛懸架控制單元ECU根據(jù)采集到的路面,車輛行駛速度等信息,控制減振器內(nèi)的油壓大小以減少車身的振動,如下圖(d)所示。在2013年5月新上市的奔馳S級轎車上,對信息融合進(jìn)一步研究應(yīng)用,將MBC系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞給主動巡航系統(tǒng),提供更安全的控制。

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奔馳汽車的MRC(Magic Ride Control) 系統(tǒng)

主動懸架的元件復(fù)雜,需要高額的能量消耗,所以它的實際應(yīng)用還是受著能源的限制和成本制造與維護成本的制約。

半主動懸架主要是通過輸入少量控制能量改變懸架參數(shù)(彈簧剛度或減振器阻尼系數(shù)),以分級或連續(xù)的方式調(diào)節(jié)參數(shù)變化,使懸架的減振性能適應(yīng)不同的道路和行駛狀況,從而改善車輛的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。半主動懸架相對于主動懸架的成本較低,消耗能源較少,而性能介于被動懸架和主動懸架之間,所以得到了迅速的發(fā)展、研究和應(yīng)用。欲知詳情,請看下回。