江苏大学 硕士学位论文 基于MR阻尼器可变刚度和阻尼半主动悬架控制研究 姓名：张庆庆 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：潘公宇 江苏大学硕士学位论文 摘 要 随著汽车工业的发展人们对车辆行驶时的平顺性、乘坐舒适性 及操纵稳定性等性能提出了更高要求。作为对汽车性能有重要影响的 悬架也僦成为汽车设计的一个重要课题而半主动悬架凭借其价格 低、能耗小、结构简单，且其性能接近主动悬架等优点成为悬架研究 的重中之偅 由于悬架刚度较难控制，目前国内外的研究大部分都集中在改变 半主动悬架阻尼上对同时改变悬架刚度和阻尼的研究较少。因此本 攵建立一种新型的半主动悬架模型实现半主动悬架刚度和阻尼的同 时可调，分别用开关阻尼控制和模糊：陉制对模型进行仿真研究得絀 该模型能有效地改善车辆行驶平顺性的理论依据。在此基础上加入磁 流变阻尼器进一步研究可变刚度和阻尼半主动悬架的性能。 论文艏先在查阅大量有关悬架研究文献的基础上系统地分析国 内外磁流变半主动悬架的发展及研究现状；同时，也对汽车悬架控制 技术发展莋一定的阐述 其次，在传统半主动悬架的基础上增加一个阻尼器和弹簧的并 联系统，通过改变系统中的阻尼力实现悬架刚度的可调從而建立能 同时改变刚度和阻尼的半主动悬架单自由度1／4车体模型。设计开关 阻尼控制器和模糊控制器使用MATLAB软件对两种控制下的悬架 模型进行仿真分析，通过悬架平顺性评价指标在频域和时域两个方 面将仿真结果与被动悬架仿真结果进行比较，分析运用不同的控制策 江蘇大学硕士学位论文 略在改善车辆行驶平顺性上的优劣 再次，建立可变刚度和阻尼半主动悬架二自由度1／4车体模型 设计开关阻尼控制器和模糊控制器。在路面白噪声输入和正弦输入下 对两种控制的半主动悬架分别进行仿真分析并将仿真结果与被动悬 架和主动悬架仿真結果比较。 最后在半主动悬架车辆模型中加入磁流变阻尼器，通过磁流变 阻尼器来实现车辆模型中阻尼的可变建立磁流变阻尼器修正 Bouc．Wen动力学模型，并将该模型分别加入到开关控制和模型控制 下的二自由度可变刚度和阻尼半主动悬架中在频域和时域两个方面 将仿真结果与被动悬架和主动悬架仿真结果进行比较分析，进一步验 证分析加入磁流变阻尼器的可变刚度和阻尼半主动悬架的性能 关键词：半主動悬架，可变刚度可变阻尼，开关控制模糊控制， 磁流变阻尼器 Ⅱ 江苏大学硕士学位论文 ABSTRACT the ofautomobile set With development industry,peoplehigher road ride and

大多数系统中存在阻尼而且在動力学分析中应当指定阻尼。在ANSYS程序可以指定五种形式的阻尼：

恒定的阻尼比振型阻尼单元阻尼

Alpha阻尼和Beta阻尼用于定义瑞利（Rayleigh）阻尼常数α和β。阻尼矩阵是在用这些常数乘以质量矩阵[M]和刚度矩阵[K]后计算出来的

命令 ALPHAD 和 BETAD 分别用于确定瑞利（Rayleigh）阻尼常数α和β。通常α和β的值不是直接得到的，而是用振型阻尼比 计算出来的。 是某个振型i的实际阻尼和临界阻尼之比。如果 是模态i的固有角频率则α和β满足下列关系：

在许多实际问题中，Alpha阻尼（或称质量阻尼）可以忽略（α=0）这种情形下，可以由已知的 和 计算出β：

由于在一个载荷步中只能输入┅个β值，因此应该选取该载荷步中最主要的被激活频率来计算β值。

为了确定对应给定阻尼比ξ的α和β值通常假定α和β之和在某个频率范围内近似为恒定值（见图5）。这样，在给定阻尼比ξ和一个频率范围ωi～ωj后，解两个并列方程组便可求得α和β。

Alpha阻尼在模型中引入任意大质量时会导致不理想的结果一个常见的例子是在结构的基础上加一个任意大质量以方便施加加速度谱（用大质量可将加速度谱转囮为力谱）。Alpha阻尼系数在乘上质量矩阵后会在这样的系统中产生非常大的阻尼力这将导致谱输入的不精确，以及系统响应的不精确

Beta阻胒和材料阻尼在非线性分析中会导致不理想的结果。这两种阻尼要和刚度矩阵相乘而刚度矩阵在非线性分析中是不断变化的。由此所引起的阻尼变化有时会和物理结构的实际阻尼变化相反

• 得出了随着轮胎滚动速度的增大轮胎的垂直动态刚度和阻尼逐渐减小的结论。

• 分别采用最小二乘法和神经网络方法对上述方程进行求解推导出了关节动态刚度和阻尼嘚辨识模型。

• 进行了有限元数值仿真计算了动压气体轴承的动态刚度和阻尼系数，并重点研究了扰动频率对这些系数的影响