兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 3806-3819.doi: 10.12382/bgxb.2024.0767
陈轶杰1,2,3,*(), 张亚峰1,4, 郑凤杰1,2, 徐龙1,2,3, 郑冠慧1
收稿日期:
2024-09-02
上线日期:
2024-11-26
通讯作者:
基金资助:
CHEN Yijie1,2,3,*(), ZHANG Yafeng1,4, ZHENG Fengjie1,2, XU Long1,2,3, ZHENG Guanhui1
Received:
2024-09-02
Online:
2024-11-26
摘要:
为了提升装备机动能力,基于摆动缸式油气悬挂装置,建立高压气动原理和背压可控的阻尼阀结构,实现刚度和阻尼特性的实时调节。基于单轮悬挂模型开展不同刚度控制方法的振动响应对比分析以及阻尼特性频域不动点推导,提出一种刚度有级调节控制策略和一种频域混合阻尼控制方法,通过单轮悬挂动力学模型验证所提控制方法的有效性,并构建高机动履带车辆动力学模型进行整车仿真分析。在康庄、羊八井、坨里实测路面环境下,采用刚度阻尼联合控制方法的悬挂装置相较于传统被动悬挂的越野速度提升了25%以上,验证了新提出特性控制方法对振动响应抑制的优越性,能够为悬挂装置实现弹性与阻尼双特性自适应调节提供支撑。
中图分类号:
陈轶杰, 张亚峰, 郑凤杰, 徐龙, 郑冠慧. 高机动越野平台非线性悬挂特性控制方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(11): 3806-3819.
CHEN Yijie, ZHANG Yafeng, ZHENG Fengjie, XU Long, ZHENG Guanhui. Nonlinear Suspension Characteristic Control Methods for High-mobility Off-road Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(11): 3806-3819.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
簧上质量ms/kg | 3030 | 控制可调阻尼cf | 0~3cs |
簧下质量mu/kg | 500 | 悬挂刚度ks/(N·m-1) | 172250 |
悬挂阻尼cs/(N·s·m-1) | 4569 | 车轮刚度ku/(N·m-1) | 780000 |
控制基本阻尼c0 | cs/2 | — |
表1 1/4悬挂仿真参数
Table 1 1/4 Suspension simulation parameters
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
簧上质量ms/kg | 3030 | 控制可调阻尼cf | 0~3cs |
簧下质量mu/kg | 500 | 悬挂刚度ks/(N·m-1) | 172250 |
悬挂阻尼cs/(N·s·m-1) | 4569 | 车轮刚度ku/(N·m-1) | 780000 |
控制基本阻尼c0 | cs/2 | — |
响应均方根值 | 被动 悬挂 | 2倍 大刚度 | 0.5倍 小刚度 | 行程 变刚度 | 加速度 变刚度 |
---|---|---|---|---|---|
簧上质量加速度(m·s-2) | 6.35 | 12.85 | 2.64 | 3.47 | 2.85 |
悬挂相对行程/mm | 103 | 110 | 112 | 113 | 108 |
簧下质量加速度/(m·s-2) | 61.2 | 60.38 | 58.22 | 60.55 | 60.19 |
表2 不同悬挂刚度控制方法振动响应对比
Table 2 Comparison of vibration responses of different suspension stiffness control methods
响应均方根值 | 被动 悬挂 | 2倍 大刚度 | 0.5倍 小刚度 | 行程 变刚度 | 加速度 变刚度 |
---|---|---|---|---|---|
簧上质量加速度(m·s-2) | 6.35 | 12.85 | 2.64 | 3.47 | 2.85 |
悬挂相对行程/mm | 103 | 110 | 112 | 113 | 108 |
簧下质量加速度/(m·s-2) | 61.2 | 60.38 | 58.22 | 60.55 | 60.19 |
响应均方根 | 被动 悬挂 | 天棚阻 尼控制 | ADD阻 尼控制 | 频域混 合控制 |
---|---|---|---|---|
簧上质量加速度/(m·s-2) | 6.37 | 7.06 | 5.46 | 5.34 |
悬挂相对行程/mm | 53 | 46.7 | 69.2 | 64.6 |
簧下质量加速度/(m·s-2) | 91.46 | 89.2 | 120.74 | 119.54 |
表3 不同控制策略振动响应对比
Table 3 Comparison of vibration responses of different control strategies
响应均方根 | 被动 悬挂 | 天棚阻 尼控制 | ADD阻 尼控制 | 频域混 合控制 |
---|---|---|---|---|
簧上质量加速度/(m·s-2) | 6.37 | 7.06 | 5.46 | 5.34 |
悬挂相对行程/mm | 53 | 46.7 | 69.2 | 64.6 |
簧下质量加速度/(m·s-2) | 91.46 | 89.2 | 120.74 | 119.54 |
[1] |
中华人民共和国国防部. 中国的军事战略[M]. 北京: 军事科学出版社, 2015.
|
Ministry of National Defense of the People’s Republic of China. China’s military strategy[M]. Beijing: Military Science Press, 2015. (in Chinese)
|
|
[2] |
闫清东. 坦克构造与设计[M].下册. 北京: 北京理工大学出版社, 2007.
|
|
|
[3] |
余志生. 汽车理论[M]. 第6版. 北京: 机械工业出版社, 2018.
|
|
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
毛明, 张亚峰, 杜甫, 等. 高机动履带车辆行驶系统中的5个科学技术问题[J]. 兵工学报, 2015, 36(8): 1546-1555.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2015.08.024 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2015.08.024 |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
王靖岳, 付彦植, 王浩天, 等. 随机激励下油气悬架系统的非线性振动分析[J]. 重庆理工大学学报(自然科学), 2022, 36(10):51-57.
|
|
|
[10] |
孙船斌, 方琳, 童宝宏. 受饱和约束的车辆转向非线性鲁棒模糊分布控制[J]. 振动与冲击, 2022, 41(4):77-85,149.
|
|
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
丁法乾, 履带式装甲车辆悬挂系统动力学[M]. 北京: 国防工业出版社, 2004.
|
|
|
[18] |
陈盛钊, 戴巨川, 张舟钧禹, 等. 摆动缸式油气悬挂系统动态特性参数敏感性分析[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 2021, 48(12): 10-18.
|
|
|
[19] |
|
[20] |
廖茂林, 宋文, 王晓勇, 等. 直动型溢流阀的流固耦合建模与动态特性研究[J]. 机械工程学报, 2021, 57(23):137-148.
doi: 10.3901/JME.2021.23.137 |
doi: 10.3901/JME.2021.23.137 |
|
[21] |
李卫民, 付松松, 杨泽宇, 等. 基于流固耦合的液压阀芯均压槽多目标优化设计[J]. 液压与气动, 2023, 47(1):129-137.
doi: 10.11832/j.issn.1000-4858.2023.01.015 |
|
|
[22] |
黄贤振, 栾晓刚, 朱丽莎, 等. 基于双向流固耦合的锥阀阀芯位移可靠性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2023, 44(5):667-673.
|
|
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[1] | 杜甫, 董明明, 汪浒江, 赵艳辉, 郑凤杰. 基于准零刚度的坦克装甲车辆半主动惯容悬架控制策略[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 2929-2935. |
[2] | 王振峰, 李飞, 王新宇, 杨建森, 秦也辰. 基于交互式多模型无迹卡尔曼滤波的悬架系统状态估计[J]. 兵工学报, 2021, 42(2): 242-253. |
[3] | 徐龙, 毛明, 陈轶杰, 杜甫, 代健健. 车辆惯容器-弹簧-阻尼器悬挂构型设计方法综述[J]. 兵工学报, 2020, 41(4): 822-832. |
[4] | 彭虎, 张进秋, 张建, 黄大山, 韩朝帅. 并联复合式电磁悬挂模型参考多模式切换控制研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(1): 19-28. |
[5] | 张进秋, 王兴野, 贾进峰, 孙宜权, 李欣. 主动悬架有限频域H∞时滞控制参数影响分析及优化[J]. 兵工学报, 2018, 39(9): 1850-1857. |
[6] | 赵雷雷, 于曰伟, 周长城, 李晓晗. 特种车辆驾驶室减振器节流阀片开度及阻尼特性研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(4): 645-654. |
[7] | 庞辉, 陈嘉楠, 刘凯. 汽车磁流变半主动悬架系统自适应反推跟踪控制[J]. 兵工学报, 2017, 38(7): 1430-1442. |
[8] | 黄大山, 张进秋, 刘义乐, 张建. 车辆馈能悬挂系统滑模控制及能量管理策略研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(12): 2185-2195. |
[9] | 庞辉, 陈嘉楠, 梁军, 陈英. 基于模型参考方法的车辆非线性主动悬架反推控制[J]. 兵工学报, 2016, 37(10): 1761-1769. |
[10] | 毛明, 王乐, 陈轶杰, 雷强顺, 杜甫. 惯容器及惯容器-弹簧-阻尼器悬架研究进展[J]. 兵工学报, 2016, 37(3): 525-534. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||