[發明專利]一種基于時滯穩定性的半主動ISD懸架設計評價方法

在審

• 申請號: 201810092922.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108536889A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 劉昌寧;陳龍;楊曉峰;楊藝;劉雁玲
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于時滯穩定性的半主動ISD懸架設計評價方法，主要包括1)建立動力學方程；2)選擇需要可控的參數，考慮時滯情況，對動力學方程進行修正；3)推導特征方程；4)根據特征方程判斷時滯穩定性；5)求解特征方程，評價時滯穩定性；6)搭建懸架仿真數學模型驗證。利用本發明的評價方法來設計半主動ISD懸架，可以保證半主動ISD懸架的時滯穩定性，也可有效的對不同拓撲結構的半主動ISD懸架的時滯穩定性進行評價，或者輔助ISD懸架的結構選型設計。

技術領域

本發明屬于車輛懸架系統設計評價領域，尤其涉及一種基于時滯穩定性的半主動ISD 懸架設計評價方法。

背景技術

懸架是汽車的車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并減少由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。傳統懸架系統僅含有剛度特性及阻尼特性，缺少慣性特性，不能有效解決隔振效果的優異性與設備工作空間、動載荷之間矛盾的問題。劍橋大學學者SIMTH于2003年提出了慣容器的思想，并設計出齒輪齒條式慣容器與滾珠絲杠式慣容器后，實現了機械與電子網絡之間嚴格的對應，并將其應用于車輛懸架當中。在原有彈簧(Spring)阻尼(Damper)兩元件結構的基礎上增加慣容器(Inerter)設備，形成ISD(Inerter-Spring-Damper)懸架結構。實現車輛既能夠緩沖并衰減高頻振動和沖擊，也能緩沖并衰減低頻振動和沖擊的隔振結構。克服了基于傳統隔振理論的隔振系統不能解決隔振效果的優異性與設備工作空間、動載荷之間矛盾的問題。使得懸架同時具備了剛度特性、阻尼特性與慣性特性。要想讓懸架的性能最大程度的發揮出來并盡可能的降低成本，減小能耗，一般需要增加半主動控制，去改變懸架參數的某一變量，可以適應不同車況及路況。

后來，很多研究學者對慣容器展開了研究，提出了多種ISD懸架的拓撲結構，并且對這些懸架進行了半主動控制設計。如圖1所示，是一部分ISD懸架的拓撲結構示意圖，當元件數量增加時，ISD懸架的拓撲結構數量將呈指數級增加，所以，從大量的結構中去尋找性能優異的ISD懸架變得至關重要。

因為需要增加半主動控制，時滯問題將變得不可忽略，系統的時滯對懸架性能的影響很大，時滯主要影響人體較敏感的懸架系統的低頻特性，因此，時滯影響舒適性，甚至會導致反饋控制系統的失穩，現對安全極為不利的輪跳，嚴重影響車輛半主動懸架的操縱穩定性能。對于半主動ISD懸架，發明人經過研究發現對于不同結構的ISD懸架，因為其結構的多樣性，其時滯穩定性也是各不相同的。但是目前，并沒有對于ISD懸架結構時滯穩定性的判定方法。

發明內容

基于以上原因，本發明提供了一種基于時滯穩定性的半主動ISD懸架設計評價方法，可有效的對不同拓撲結構的半主動ISD懸架的時滯穩定性進行評價，或者輔助ISD懸架的結構選型設計。本發明是通過以下技術手段實現上述技術的目的：

一種基于時滯穩定性的半主動ISD懸架設計評價方法，包括如下步驟：

步驟1)，根據ISD懸架拓撲結構建立動力學方程；

步驟2)，在建立的動力學方程中，選擇需要可控的參數，并考慮時滯情況，對動力學方程進行修正，得到齊次微分方程組；

步驟3)，根據動力學方程的性質，給出其通解的一般形式，推導整理得到齊次微分方程組對應的特征方程；

步驟4)，根據特征方程判斷對應的ISD懸架拓撲結構的時滯穩定性；

步驟5)，對特征方程進行求解，即可解出該懸架拓撲結構失穩的臨界時滯量τ；若方程無解，則該ISD懸架拓撲結構時滯不穩定，若有解，則應該設計合適的懸架參數，使得ISD懸架拓撲結構的臨界時滯值越大越好；

步驟6)，根據動力學方程建立狀態空間方程，搭建懸架仿真數學模型，進行仿真驗證。