[發明專利]一種基于ADD正實網絡優化的車輛ISD懸架二階理想模型的建立方法

有效

• 申請號: 201910191091.4
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN110001337B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 楊曉峰;趙文濤;劉雁玲;沈鈺杰;顏龍;徐旭;單琳;楊藝
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60G17/018
• 分類號: B60G17/018
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于ADD正實網絡優化的車輛ISD懸架二階理想模型的建立方法，該二階理想模型由彈簧、阻尼器和慣容器等元件的串并聯而成。通過對ISD懸架運動學方程的拉氏變換、二階正實網絡阻抗約束與ADD控制、人工魚群優化求解和無源網絡綜合理論得到理想模型。本發明提供了一種新的懸架理想模型與研究思路，能使ISD懸架在各頻域段都獲得較為理想的綜合性能，為ISD懸架的主動控制奠定基礎。

技術領域

本發明屬于車輛懸架系統建模領域，尤其是對于應用慣容器裝置的車輛ISD(Inerter-Spring-Damper)懸架系統建模。本發明涉及一種車輛ISD懸架的動態二階理想模型，特指一種結合ADD(Acceleration-Driven-Damper)控制與正實網絡優化的ISD懸架理想模型。

背景技術

劍橋大學學者Smith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，實現機械網絡與電路網絡之間嚴格的對應。車輛ISD懸架就是由“慣容器-彈簧-阻尼器”構成的新型懸架的簡稱，慣容器的加入打破了傳統懸架的“彈簧-阻尼器”固有結構，解決了其由于缺少質量阻抗而限制了懸架性能的問題，慣容器能夠有效減小車輛的低頻共振，提高車輛的隔振性能，為懸架振動控制研究提供了新的方向和思路。

在第二類機電相似性理論中，質量元件與“接地”的電容元件相對應，極大的限制了電學系統中的網絡綜合理論在機械系統中的應用。而兩端點特性元件慣容器的提出，使得電學理論中無源網絡的RLC(電阻、電感與電容)綜合方法可以同樣適用于機械網絡系統，即根據系統阻抗傳遞函數的響應特性，用無源的慣容器、彈簧和阻尼器元件進行被動實現。

中國專利CN108932375A公開了高階阻抗傳遞函數的車輛ISD懸架網絡綜合被動的實現方法，能將高階傳遞函數低階化實現，但其結構一般為最簡形式，多用于被動實現，懸架系統性能并未全部提升。

經十余年的發展，慣容器及ISD懸架的形式已經多種多樣，ISD懸架的研究方向也從被動結構研究轉向半主動和主動控制研究。而ISD懸架系統“性能優良”與“結構簡單”仍是一對矛盾，如何設計出一種新型高效的ISD懸架理想模型決定著可控ISD懸架的動態控制品質及性能。

發明內容

基于上述原因，本發明提供了一種基于ADD正實網絡優化的車輛ISD懸架二階理想模型的建立方法，利用慣容器元件的正實網絡有效抑制低頻振動和ADD控制有效抑制中高頻振動的特點，提升懸架系統的綜合性能。由于二階模型的復雜程度，在實車布置需要較大的空間，因此可作為主動控制如自適應控制和滑模變結構控制中的理想參考模型，從而提高主動ISD懸架的綜合性能。

為構建上述二階理想模型，本發明所采用的技術方案為一種基于ADD正實網絡優化的車輛ISD懸架二階理想模型的建立方法，其特征在于，包括：

步驟(1)：建立ISD懸架四分之一模型：

其中，m_s為簧載質量，m_u為非簧載質量，k為懸架的支撐彈簧剛度，c_s為ADD控制的半主動阻尼系數，k_t為輪胎等效彈簧剛度，z_s為簧載質量的垂向位移，為簧載質量的垂向速度，為簧載質量的垂向加速度，z_u為非簧載質量的垂向位移，為非簧載質量的垂向速度，為非簧載質量的垂向加速度，z_r為路面不平度的垂向輸入位移，T(s)為雙二次型正實網絡阻抗傳遞函數；對上述ISD懸架四分之一模型進行拉式變換得到：

其中，s為拉氏變量，Z_s為簧載質量的垂向位移的拉普拉斯變換形式，Z_u為非簧載質量的垂向位移的拉普拉斯變換形式，Z_r為路面不平度的垂向輸入位移的拉普拉斯變換形式；