【經驗分享|偶然系列】車輛振動學思考（三）

2017-02-15 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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……百花開放的季節里,空氣中到處飄拂著花香。花開不是為了凋謝,而是為了結果;結果不是為了終結,而是重生。在春暖花開的季節里,我們需要更認真的思考,加倍的努力,方能迎接碩果累累的收獲季節。

春暖花開

>>>>被動懸架的結構

被動懸架的結構型式有許多不同的型式,如下圖所示。因為被動懸架的參數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行參數的折衷設計。而實際上的路面狀況是千變萬化,車輛也在一定的范圍內不斷變化,操縱要求也不斷的調整。所以主動或半主動懸架的出現是汽車懸架發展的必然趨勢。

不同結構型式的被動懸架

>>>>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、動力源(液壓泵、空氣壓縮機等)和執行機構組成。主動懸架工作時,由傳感器檢測車輛行駛狀態以及道路狀況等信息傳遞給控制單元,控制單元根據一定的控制策略(天棚阻尼控制,最優控制,魯棒控制,自適應控制,模糊控制,神經網絡控制等),經過運算處理后將控制命令發給執行機構以產生力或力矩來抑制振動。其顯著特點就是它能產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行控制,以使車輛達到最佳行駛性能。

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部分;混合主動懸架是由作動器與阻尼連續可調減振器并聯組成。

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和阻尼性能進行了試驗研究。研究結果表明,采用ABC(Active Body Control)系統的奔馳車輛在側傾角,轉向盤階躍輸入以及轉彎運動中,車輛的操縱穩定性均有較大程度的提高。其結構原理圖以及測試中轉向盤階路輸入的響應如圖所示。

ABC系統示意及響應圖

2007年奔馳車F700概念車上首次采用了MBC(Magic Body Control)系統,該系統的組成如下圖(a) 所示,該系統可以有效降低車輛在高速行駛時遇到橫風產生的偏移,提高車輛的行駛穩定性,效果如下圖(b)所示。在車輛前風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根據采集到的路面,車輛行駛速度等信息,控制減振器內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,對信息融合進一步研究應用,將MBC系統數據傳遞給主動巡航系統,提供更安全的控制。

奔馳汽車的MRC(Magic Ride Control) 系統

主動懸架的元件復雜,需要高額的能量消耗,所以它的實際應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(彈簧剛度或減振器阻尼系數),以分級或連續的方式調節參數變化,使懸架的減振性能適應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展、研究和應用。欲知詳情,請看下回。