10945324143.内蒙古农业大学开题报告

1、 内蒙古农业大学本科生毕业论文（设计）开题报告题 目：车辆可变阻尼减振器半主动悬架研究学 院：机电工程学院专 业：车辆工程年 级：二一二学 号：120513377姓 名：王盛指导教师：闫建国职 称：教授内蒙古农业大学教务处二一四 年 六 月 二十 日说 明一、开题报告前的准备毕业论文（设计）题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业论文（或设计）的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：1、研究（或设计）的目的与意义。应说明此项研究（或设计）在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在

2、可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。2、国内外同类研究（或同类设计）的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究（或设计）已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。3、课题研究（或设计）的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。4、研究（或设计）方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究（或设计）方法，以避

3、免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业论文或完不成设计任务。5、实施计划。要在研究提纲中按研究（或设计）内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。二、开题报告1、开题报告可在导师所在院、教研室范围内举行，须适当请有关专家参加，导师必须参加。报告最迟在毕业（生产）实习前完成。2、本表（页面：a4）在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、导师、所在院部（要原件）各一份。三、注意事项1、开题报告的撰写完成，意味着毕业论文（设计）工作已经开始，学生已对整个毕业论文（设计）工作有了周密的思考，是完成毕业论文（设计）关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。2、无开题报告者不

4、准申请答辩。3、本表（原件）用钢笔填写，字迹务必清楚。一、选题依据（拟开展研究项目的研究目的、意义）1.研究的目的 由于汽车在行驶过程中的外界条件在不断变化而且具有随机性，例如行驶路况、汽车载重等参数都具有随机性，使得对汽车半主动悬架的控制变得较为复杂，且不能用固定参数的方法对悬架系统进行控制，同时汽车悬架系统具有非线性的特点，因此对其进行数学建模较为困难。而现有的各种单一的控制方法对半主动悬架而言，其共同缺点就是不能适应随机变化的汽车行驶参数，其控制方法的自适应能力差。 2.研究的意义虽然这几年来在引进国外先进技术方面做了许多工作，同时我国在对半主动悬架及其控制的研究方面也做了大量工作，但仍

5、未成功地用于实车。目前国产的各种轿车，包括引进技术或中合资生产的各种型号的轿车，如桑塔纳、奥迪、富康、别克等基本上都是采用传统的被动悬架。所以，在半主动悬架的研究与实际运用方面，我国和世界上的一些发达国家相比还存在不少的差距。 因此，研制出适合半主动悬架控制的控制方法及其性能价格比相对较高、适用于普通汽车半主动悬架的可变阻尼减振器，对推进我国半主动悬架技术的进步和实车应用方面具有十分重要的意义。二、文献综述内容（在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献）1.国内外研究现状 减振器是变阻尼半主动可控悬架的关键部件之一，其性能直接影响半

6、主动悬架的性能，各种先进的控制手段最终要通过减振器来实现预期的悬架振动特性。 可变阻尼减振器形式有很多种，如涡流式减振器、应变感应式减振器、频率感应式减振器、压电阻tems式减振器、磁流变体可变阻尼减振器、电流变体可变阻尼减振器、节流口可变阻尼减振器等。但根据其工作原理来分，半主动悬架减振器主要有机械式可变阻尼减振器、电子控制可变阻尼减振器、磁流变和电流变液体减振器和压电阻tems式减振器四大类。从控制方式上可以分为机械控制式和电子控制式两类。其中节流口可变阻尼减振器结构简单，易于实现，成本低，有着广泛的应用前景。在国内，着重于节流口可变阻尼减振器、磁流体和电流体可变阻尼减振器的研究。 就目前

7、研究的现状来看，研发基于阻尼调节控制的较为多一些，控制阻尼参量的半主动悬架系统又可分为有级调节、无级调节两类。有级调节是对阻尼参数事先设定好几种情况，或者说是几个参数，当汽车在路面上行驶时根据路面的情况在这几种阻尼参数之间进行切换。无级调节是指悬架阻尼参数根据汽车行驶路面的状况实时的连续的调节，而不是在几个参数间来回切换10-13。 无级阻尼调节主要是通过改变阻尼器的物理参数实现的，一般有两种方式，一是通过改变节流孔的直径来实现，二是通过改变阻尼器中流体介质的粘性来实现。改变节流孔的直径其原理是节流孔的直径与阻尼力成反比，孔直径越大阻尼力越小，所以通过改变节流孔改变阻尼力的方式可以通过采用步进

8、电机控制节流孔的开度大小来实现，当然这种方式也可以在有级调节中使用，即在阻尼器中提前设定好节流孔的几种开度，当汽车在不同路面上行驶的时候可以采用不同的节流孔开度，只是这种方式没有无级调节方式更理想。 目前，国内外可变阻尼减振器的结构大体可分为三类： 第一类的可变阻尼是固定的，无法人为调整，有的也称作为行程敏感减振器，如图1.5所示。英国的阿姆斯特朗、美国的蒙诺、德国的鲍格和意大利的way-assauto公司都有这类减振器，该可变阻尼减振器的控制方式简单，没有复杂的电控装置，附加成本低，工作可靠。它适用于与变刚度悬架匹配，主要用于后悬架。 第二类是电子控制式可变阻尼减振器，可在驾驶室内利用按钮，

9、通过油路或气路控制阀系进行调整，如德国奔驰600轿车的减振器，它设有“软”、“硬”两档，用以满足好、坏路面对减振器不同阻尼值的要求；美国的rancho公司研制的可变阻尼减振器，能实现五级阻尼调节，其主要应用于赛车及越野车及军用车上，其控制示意图如图1.6所示。 该类减振器的调节机构通常由传感器，控制装置以及执行机构等组成，阻尼既可以分级调节也可以连续调节，通常是由电控执行器来改变节流阀通流面积，调节减振器的阻尼特性。传感器采集的信号包括车速、方向盘转角、节气门开度、制动管路压力或纵向加速度等。阻尼调节机构可以是内置式，也可以是外置式，轿车上多采用内置式结构3。如图1.7是德国sachs所研制的

10、电子控制式可变阻尼减振器。 在国内，一些高校和科研院所也在可变阻尼减振器的研究方面做了大量的工作，如北京理工大学的曾志华14、合肥工业大学的李智超15、江苏大学、吉林大学的郭洪文16等均在这方面作了大量的工作，同时也制作了一些相关的可变阻尼减振器样品。其结构示意图如图1.8和图1.9所示。 目前国内开发的电子控制可变阻尼减振器大多是筒式减振器，其执行器一般采用置于减振器上方的步进电机。步进电机的旋转带动空心活塞杆的内部的转子阀旋转，从而改变转子阀的节流孔与活塞节流孔的相对位置，进而改变活塞两侧的腔室之间的节流面积以实现阻尼特性的转换。如图1.8所示。其基本工作原理是：在车辆行驶过程中数据采集系

11、统将采集到的反映车辆使用因素(路面条件，载荷情况)的信号送给控制单元，控制单元输出控制量控制步进电机带动节流阀片转动，节流阀与活塞之间发生相对角位移后孔口开度的大小也就相应地发生变化，孔口大小的改变引起通过孔口流量的改变使减振器上、下腔压力发生变化，使减振器的输出阻尼力发生改变，这样就实现了可变减振器的阻尼力随车辆的使用工况的变化而变化。 第三类是靠改变减振液的粘性来实现变阻尼的电流变液减振器和磁流变液减振器。电流变液体(erf)和磁流变液体(mrf)都是悬浊液，于20世纪40年代分别由美国人w.rabinow和j.rabinow发现2，国外80年代末就开展了采用erf作为工作介质的汽车新型可

12、变阻尼悬架减振器的研究工作，此后，有关这方面的研究一直没有停止过。mrf减振器技术近年来也引起人们广泛的兴趣，90年代中期lord公司展示过用于汽车座椅的和悬架系统减振的mrf减振器。这些技术目前尚不完全成熟，有关的研究正深入开展。德国的bayer公司和美国的lord公司已经制造了几种电流变液体减振器。在磁流变液体减振器方面，美国lord公司、福特公司和德国basf公司都已有了商业产品，见图1.10所示。 与传统的筒式减振器相比，erf减振器的特点是其阻尼力不只取决于活塞运动速度，而主要通过控制在内外筒间所施加的电压来控制阻尼力的大小。由于在erf减振器中不设置节流面积可变的节流阀，其抗机械磨

13、损性能大大提高。此外，erf减振器在一定的工作温度范围内有较快的反应速度。erf减振器当前存在的主要问题是其工作温度范围不能满足实际需要，目前可达到的工作温度范围是-25125，但考虑到温度过低时导致减振器的工作滞后，温度过高时导致erf的粘度降低及化学稳定性变差等原因，erf减振器的实际工作温度范围远小于此，而它在实际使用的工作介质温度可达到-40120，因此erf减振器在进入实用化阶段之前必须设法扩大其稳定工作的温度范围。另外，目前erf的强度和化学稳定性仍较差，是影响erf减振器工作可靠性的重要原因3。 与erf减振器相比，mrf减振器的优点在于不需要特殊的高压供电装置，成本低，使用安全

14、；mrf的化学稳定性优于erf，因此工作更加可靠；mrf的强度高于erf，可以减小减振器的体积；mrf的工作温度范围是-40150，比erf的工作温度范围宽。影响mrf工作温度范围的主要因素是基液的挥发性。由于mrf多用铁基的弥散质，因此减振器质量较重，长久放置后该基液易沉淀且断电或改变电流后，原有的磁场作用不会立即消除。此外，目前推出的mrf减振器响应时间约为10ms，需要进一步降低3。 电流变液体和磁流变液体减振器技术是近年来发展的新型减振器技术，它们在理论上可以任意控制阻尼力的大小，但目前尚不成熟。 2.主要参考文献1 陈杰平. 基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究d. 博士学

15、位论文, 合肥工业大学, 2010. 2 秦明, 万钢. 轿车悬架技术现状及发展趋势j. 汽车研究与开发. 2004, 3: 27-29. 3 李世民, 吕振华. 汽车筒式液阻减振器技术的发展j. 汽车技术. 2001, 8: 11-16. 4 方子帆, 邓兆样, 郑玲, 舒红字. 汽车半主动悬架系统研究进展j. 重庆大学学报.2003, 26(1)：104107. 5 karnopp d c., crosby m j. and harwood ra. vibration control using semi-active force generatorsj. transactions of

16、the asme, journal of engineering for industry, 1974, 98:14-918. 6 karnopp d c., crosby m j. and harwood r a. vibration control using semi-active force generatorsj. asme journal of engineering for industry, 1975,96:19-626. 7 方子帆. 基于 mr 阻尼器的半主动悬架控制方法研究d. 博士学位论文, 重庆大学, 2006. 8 daniel fischer, rolf iser

17、mann. mechatronic semi-active and active vehicle suspensionsj. control engineering practice, 2003, 8: 1-15. 9 李智超, 耿艳萍, 陈朝阳等. 一种可调阻尼减振器的设计与试验j. 合肥工业大学学报(自然科学版). 1998, 21(3): 36-42. 10 严天一, 刘大维, 师忠秀等. 基于混合控制策略的半主动悬架道路友好性j. 系统仿真学报, 2007, 19（16）: 3308-3312. 11 陈龙, 江浩斌, 周孔亢等. 半主动悬架系统设计及控制j. 机械工程学报, 2005

18、, 41(5): 137-141. 12 bangsing nyoman, sularso, bagiasna komang. et.al. an experimental investigation into the design of a robust semi-active suspension system for a quarter-car modelj. international conference on control and automation,2003:971-975. 13 al-holou nizar, bajwa asad,joo dae-sung1. compu

19、ter controlled individual semi-active suspension systemj. midwest symposium on circuits and systems, 1993,1: 208-211. 14 曾志华, 章一鸣. 三级可调阻尼减振器的设计j. 汽车技术, 1992, 12: 14-19. 15 江 洪, 李仲兴, 周文涛等. 基于遗传算法的 ecas 系统中三级阻尼匹配优化设计j. 机械工程学报, 机械工程学报, 2009, 45(10): 278-283. 16 郭洪文, nj2045 越野车可调减振器的研制和半主动悬架设计d. 硕士学位论文.

20、 吉林大学. 2004.17 吴九山. 车辆半主动悬架模糊 pid 控制仿真及试验研究d. 硕士学位论文.南京林业大学, 2008. 18 crolla d.a, vehicle dynamics-theory into practicej, proc inset mech engrs part d, vol 210, 1996, part d4, 83-94. 19 尹丽丽, 高婷婷. 车辆半主动悬架技术和发展趋势j. 黑龙江交通科技, 2005, 131(1): 64-65. 20 seung-bok choi, hwan-soo lee, young-pil park. hcontrol

21、 performance of a full-vehicle suspension featuring magnetorheological shock absorbersj. vehicle system dynamics, 2002, vol.38, no.5: 341360. 21 p. gaspar, i. szaszi, j. bokor. design of robust controllers for active vehicle suspension using the mixed synthesisj. vehicle system dunamics , 2003, vol.

22、40, no.4: 193228. 22 a. shariati, h. d. taghirad, a. fatehi. decentralized robust h controller design for a half-car active suspension systemj. control 2004, university of bath, uk, september 2004(id216). 23 christophe lauwerys, jan swevers, paul sas. robust linear control of an active suspension on

23、 a quarter car test-rigj. control engineering practice 13 (2005): 577586. 24 seongpil ryu, youngjin park, younsik park, et al. robust preview contol of a vehicle suspensionj. the 8th international conference on motion and vibration control (movic 2006). 25 方敏, 史明光, 陈无畏. 汽车主动悬架多目标 h2/h混合控制j. 农业机械学报,

24、2005, 36(3): 47(18). 26 joo d. s. sliding-mode neural-network inference fuzzy logic controller of nonlinear active suspension systemj. detroit: univ. of detroit mercy, 1999, 4-20, 67, 78-95, 185. 27 kurimoto m, yoshimura t. active suspension of passenger cars using sliding mode controllersj.internat

25、ional journal of vehicle design, 1998, 19 (4): 402-414. 28 isobe, o, kawabe, t, watanabe, y, miyasato, y. semi-active suspension system for heavy duty vehicles using a sliding mode control theoryj. jsae review, 1996, 17 (4): 444. 29 郑玲, 邓兆祥, 李以农. 汽车半主动悬架的鲁棒控制j. 中国机械工程, 2004, 15(13): 1214-1217. 30 ch

26、oi s b, choi y t, park d w. a sliding mode control of a full-car electrorheological suspension system via hardware in-the-loop simulationj. transactions of the asme journal of dynamic systems, measurement, and control, 2000, 122(1): 114-121. 31 chen p c, huang a c. adaptive sliding control of non-au

27、tonomous active suspension systems with time-varying loadingsj. journal of sound and vibration, 2005, 282(3-5),1119-1135. 32 kim c, ropi, kim h. effect of the suspension structure on equivalent suspension parametersj. proceedings of the institution of mechanical engineers-part d-journal of automobil

28、e engineering, 1999, 213 (5): 457-470. 33 于显利. 车辆主动悬架集成控制策略研究d. 博士学位论文, 吉林大学, 2010. 34 marzbanrad j, ahmadi g, zohoor h. stochastic optimal preview control of a vehicle suspensionj, journal of sound and vibration,2004,275(3-5): 973-990. 35 秦民, 董波, 马天飞. 基于轴间预瞄的主动悬架研究j.汽车工程, 2004, 26(2): 193-196.36 高翔

29、, 缪丰隆. 基于预测控制的汽车主动悬架与电控液压助力转向系统的集成控制j. 拖拉机与农用运输车. 2009, 36(1): 46-49. 三、研究方案（主要研究内容、目标，研究方法、进度） 1.主要研究内容和目标 可变阻尼减振器半主动悬架系统是一个集机械、流体、信息、控制及系统理论等多学科交叉的智能结构系统，目前有待进一步研究的问题有多个方面。论文以某乘用车为研究对象，结合高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20100191110004)及汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室2010年度开放基金资助(nvhskl-201010)项目，开展可变阻尼减振器的研究及半主动悬架控制方法的研究。围

30、绕这个主题，论文的主要研究内容和拟解决的关键问题如下： 通过查阅相关的参考文献资料，了解国内外对汽车半主动悬架控制策略的研究及各种悬架系统的优缺点。在此基础上，讨论可变阻尼减振器、半主动悬架各控制算法的基本原理、应用及其发展方向，归纳汽车半主动悬架控制研究中存在的问题。 推导并利用“受均布载荷作用的环形薄板阀片挠曲变形”微分方程建立普通双筒液压减振器的数学模型，并将仿真结果与试验结果进行比较；应用所建立的数学模型，详细分析减振器各结构参数对减振器阻尼力的影响及敏感程度，并得到利用阀系对减振器阻尼力进行控制的一般规律，为减振器的设计和性能预测提供参考。 在基于普通双筒液压减振器的基础上，设计一种

31、行程敏感减振器，详细分析其基本结构及原理，提出“串并混联管路各分支流量多项式拟合”方法，并利用此方法及“受均布载荷作用的环形薄板阀片挠曲变形”解析式，建立行程敏感减振器的数学模型；将仿真结果和试验数据进行比较；应用所建立的仿真模型，研究并得到旁通槽直径对该减振器阻尼力的影响规律。 研制一种适合于半主动悬架控制的性价比相对较高且适用于普通汽车的可变阻尼减振器，提出“并联管路总节流压差计算”和“串并混联管路各分支流量计算”方法并推导出节流压差及各分支流量的表达式，利用该表达式及“受均布载荷作用的环形薄板阀片挠曲变形”解析式建立可变阻尼减振器的数学模型并进行仿真研究，将仿真结果和试验结果进行比较；利

32、用该可变阻尼减振器的测试结果，研究并得到调节旋钮转角与输出减振器阻尼力系数的关系曲线；应用所建立的数学模型，详细分析“回油管路”结构参数对减振器阻尼力的影响规律。 将车身振动加速度、悬架动挠度与车轮动载荷三个振动响应量作为衡量车辆悬架性能的评价指标。推导系统仿真时路面激励公式，得到其随机路面及弓型路面的时域模型。建立汽车整车振动系统的运动微分方程，用系统状态描述方法建立七自由度车辆振动系统的状态空间模型，并在 matlab/simulink 环境下建立了整车仿真模型。为了更方便地评价汽车振动系统综合性能，建立包含车身质心加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的综合性能评价指标。 结合整车控制系统的特点

33、，提出以垂向振动、俯仰振动及侧倾振动为控制器输入的“三并联控制器阻尼控制”方法；利用基于可变阻尼减振器的整车半主动悬架系统模型，设计 pid 控制、模糊控制及模糊 pid 控制的控制系统，在随机路面和弓型障碍路面不同工况下对其进行仿真，对比三种控制策略的优劣，进行仿真分析。 2.主要研究的方法和进度 目前大多数半主动悬架系统是对减振器的阻尼进行实时控制和调节，其本质就是通过传感器实时测量车辆的运行环境和车身状态，把这些数据传给微处理器，计算出当前的最佳阻尼，并据此控制调节可变阻尼减振器的阻尼，使之达到理想阻尼力，改善车辆的性能，其关键技术之一是半主动悬架的控制策略。 在半主动悬架提出的30多年