汽车悬架多刚体动力学分析及九点控制.pdf

学兔兔 摘要：汽车机械系统的建模、分析与求解始终是动力学的关键问题 ，为快速准确地求解分析，文章借助多刚体系 统动力学的拉格朗日法对汽车悬架进行分析 ，建立 了基于多刚体 系统动力学的主动悬架系统模型，并采用九点 控制策略进行了理论分析和计算机仿真。仿真结果表明，以多刚体动力学方法同九点控制策略相结合的汽车悬 架系统性能 良好 。 关键词：汽车；悬架；多刚体动力学；九点控制 VehicleSuspensionMulti—bodyDynamicsAnalysisandNinePointControl Abstract：Modeling，analysisandsolvingofvehiclemechanicalsystem isthekeyproblem ofdynamics．Inordertosolve andanalyzequicklyandaccurately，analysisonvehiclesuspensionbytheLagrange’Smethodofmulti—bodydynamics waspresentedandbasedonthemulti—bodysystem dynamicsamodelofactivesuspensionsystem wasestablished．Nine pointcontrolstrategywasadoptedtoperform theoreticalanalysisandcomputersimulation．Theresultsshowedthat thevehiclesuspensionsystem basedonamulti—bodydynamiccombinedwithaninepointcontrolschemehadabetter performance． Keywords：Vehicle；Suspension；M ulti—bodydynamics；Ninepointcontrol 汽车作为一个复杂的机械系统，很多部件的运动 在车身上的纵摆臂，允许后轮相对于车身运动，连接 是大位移和空间非线性 的，在建立动力学方程时面临 在后纵摆臂和车身间的弹簧 以及阻尼零件作为车身的 繁重的数学运算，又 由于方程 的非线性和复杂性，很 支撑，缓冲轮胎路面力。汽车悬架系统是一个典型 难求得真解 。多刚体系统动力学善于进行复杂系统的 的多质量振动系统，为了便于分析，将模型进行如下 运动学和动力学分析 ，而智能九点控制系统具有 良好 简化：假定左右车轮遇到的地面不平度相等，而且汽 的智能控制效果 ，若将二者的特点和长处适 当地结合 车对称于纵 向轴线，此时汽车没有横 向角振动，只有 起来，则可得到一个更优的控制系统。文章采用多刚 垂直振动以及纵 向角振动 。基于 以上假设，汽车振动 体系统动力学拉格朗日法来建立汽车悬架系统的多刚 系统可简化为如图 1所示的5自由度平面模型。这是 体动力学模型，并在此基础上进行主动悬架控制研究。 一 个带有主动悬架执行元件 (作动器)的3构件多刚 在控制策略设计时，采用九点控制器 ，系统表现出 良 体，3构件依次为车身B、前轮B及后轮B。麦 氏 好的控制效果。 悬架横摆臂平面化为移动一转动副 一 ，其中 和 1 悬架系统多刚体动力学模型 1【l D为横摆臂与车身2个铰接点，构成横摆臂 自身的转 1．1 模型分析 2【 轴，AD上AB；C为麦 氏悬架上端与车身铰接点； 目前汽车广泛采用的是一种麦克弗森滑柱式前悬 为后悬架与车身铰接点； 为后轮 TSDA元件上支点。 架和纵向拖臂式后悬架组成的悬架装置。每个前轮通 TSDA元件为机械系统动力学中的常见元素，即移动 过横摆臂和伸缩式滑柱支杆组件与车身相连，悬架弹 弹簧 一阻尼器一作动器 的组合。分别 以各质心为原点， 簧和阻尼器与支杆组件同轴，而后悬可视为一个铰接 建立各构件 自身 的局部坐标系 0