电控闭环空气悬架系统车高控制与节能研究

【摘要】：随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高，空气悬架因可以使车辆获得良好的平顺性和操纵稳定性，在车辆上的应用日益广泛。电控闭式空气悬架系统作为电控空气悬架系统的一种新的形式，相对于目前研究较多的电控开式空气悬架系统具有节约能量、噪声小等优点。在目前能源日渐短缺的环境下，电控闭式空气悬架系统有着更好的应用前景。因此，本文对电控闭式空气悬架系统在实现车身高度的控制与节能效果方面进行了比较深入的研究。 首先，根据电控闭式空气悬架系统车高调节过程中空气弹簧的充放气过程，将气路系统简化成由储气罐、空气弹簧、空气压缩机和集中气阻组成的回路，并建立了各部分的数学模型，尤其是分析计算了闭式系统中进气压力不是大气压力的情况下空气压缩机的工作过程。 其次，通过对电控闭式空气悬架系统实现车高控制的过程进行分析，制定了相应的控制策略并设定了控制目标。为避免车高调节过程中出现超调现象，同时保证车身水平，设计了基于半车模型的离散论域PWM控制器并进行了Simulink仿真，仿真结果表明所设计的控制器使车高调节达到了控制目标。通过在AMESim软件中建立系统的物理模型并进行仿真，并与基于数学模型的仿真结果对比，验证了所建立数学模型及控制器的有效性。 最后，为分析电控闭式空气悬架系统的节能效果，提出了闭式与开式两种系统的能耗计算方法。通过Simulink仿真分析计算了主要参数储气罐初始压力和容积对闭式系统能耗和车高调节性能的影响，得出了闭式空气悬架系统相对于开式系统的节能效果，表明闭式系统可以节约大量的能量。 【关键词】：空气悬架 充放气 车高控制 超调 节能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 汽车电控空气悬架系统10-15
• 1.1.1 电控空气悬架系统简介10-12
• 1.1.2 国外空气悬架现状12-13
• 1.1.3 国内空气悬架现状13-15
• 1.2 本文研究目的和意义15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第二章 电控闭式空气悬架系统模型的建立17-35
• 2.1 电控闭式空气悬架系统充放气回路工作原理17-18
• 2.2 闭式充气回路模型的建立18-29
• 2.2.1 储气罐放气过程18-20
• 2.2.2 空气弹簧充气过程20-21
• 2.2.3 空气压缩机工作过程21-29
• 2.2.3.1 开式系统空气压缩机模型22-25
• 2.2.3.2 闭式系统空气压缩机模型25-29
• 2.3 闭式放气回路模型的建立29-33
• 2.3.1 空气弹簧放气过程29-30
• 2.3.2 储气罐充气过程30
• 2.3.3 空气压缩机工作过程30-33
• 2.4 气路系统参数选择33-34
• 2.4.1 管路的有效面积33
• 2.4.2 储气罐的容积与初始压力33
• 2.4.3 空气压缩机的排气量33-34
• 2.5 本章小节34-35
• 第三章 半车模型车高调节的模糊PWM控制35-54
• 3.1 车高调节控制过程分析35-38
• 3.1.1 信号输入35
• 3.1.2 目标高度选择35-37
• 3.1.3 充气放气判断37
• 3.1.4 控制信号输出37-38
• 3.1.5 执行机构38
• 3.2 控制器控制策略及目标的设定38-40
• 3.3 半车模型的控制器设计40-48
• 3.3.1 离散论域模糊控制器的设计40-47
• 3.3.1.1 离散论域模糊控制原理40-41
• 3.3.1.2 模糊控制器结构的选择41-42
• 3.3.1.3 输入输出量模糊化42-45
• 3.3.1.4 模糊控制规则的确定45-46
• 3.3.1.5 模糊控制表的计算46-47
• 3.3.2 PWM控制模块的设计47-48
• 3.4 空气悬架系统半车模型的建立48-49
• 3.5 半车模型车高调节模糊PWM控制仿真分析49-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第四章 基于AMESim的车高调节仿真与分析54-63
• 4.1 仿真软件AMESim简介54-55
• 4.2 车高调节仿真模型的建立55-59
• 4.2.1 半车模型55-56
• 4.2.2 空气弹簧充放气气路系统模型56-57
• 4.2.3 控制系统模型57-59
• 4.3 仿真参数设置及初始化59-60
• 4.4 仿真结果分析60-62
• 4.4.1 仿真结果60-61
• 4.4.2 对比分析61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 闭式空气悬架系统节能评价63-74
• 5.1 能耗评价与计算方法63-66
• 5.1.1 能耗评价方法63-64
• 5.1.2 闭式与开式系统能耗计算方法64-66
• 5.2 闭式空气悬架系统节能效果评价66-73
• 5.2.1 能耗计算参数的选择66-68
• 5.2.2 参数影响分析68-71
• 5.2.3 节能效果评价71-73
• 5.3 本章小节73-74
• 结论与展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-82
• 答辩委员会对论文的评定意见82

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