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全主动悬架系统开发能力与软件开发关键技术

1. 背景

全主动悬架系统由感知、控制与执行部件共同构成。

全主动悬架系统构成示意图

全主动悬架系统的主要功能包括:

主动隔离不舒适振动,提升乘坐舒适性;转向变线时抑制车身侧倾;制动和加速时抑制车身俯仰;快速举升车身,提升车辆通过能力;提升RTI值与越野车辆循迹性;通过个性化功能提升整车品质感。

全主动悬架系统主要包括液压式和机电式方案。液压式方案通常由电动液压泵与双阀CDC减振器等部件构成。

2. 全主动液压悬架系统开发关键技术

2.1 物理建模与外特性表达

全主动液压悬架由双阀电控减振器和电动液压泵通过油路并联构成。电控减振器的拉伸阻尼和压缩阻尼分别由电控阀独立控制;电动液压泵由内啮合齿轮泵、永磁同步电机及控制器构成,并通过压力传感器检测内部压力。

利用Simulink建立面向物理结构的模型,覆盖减振器作用缸、电控阻尼阀、蓄能器等部件,以表达双阀减振器外特性。

内啮合齿轮泵模型根据几何参数建立流量模型,并描述吸油腔、过渡腔、排油腔及困油腔的压力变化,用于分析压力脉动和流量脉动特性。

在全主动悬架系统的压力与流量平衡基础上,将减振器模型与内啮合齿轮泵模型并联,形成系统联合模型,实现系统外特性表达。

2.2 控制软件与仿真环境

(1)仿真环境搭建

将单轮全主动悬架模型封装后,可以建立CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真模型,用于全主动悬架系统控制软件开发。

(2)垂向振动控制软件开发

主动液压泵的主动力与电控减振器的阻尼力相互耦合,因此主动力控制和阻尼力控制需要协同设计,并结合具体控制策略完成标定。

(3)侧倾控制软件开发

侧倾控制包括稳态车身侧倾角控制、动态敏捷性与操控性控制、路面激励舒适性控制三个维度。前后轴目标侧倾力矩最终以左右轮相互作用力的方式分配至各车轮执行机构。

(4)俯仰控制软件开发

俯仰控制以车辆俯仰角为车身姿态控制目标。

总结

面向物理结构的全主动悬架系统建模与外特性表达,是实车软件开发与调校的重要基础。高精度物理仿真模型可以用于系统特性预测与分析。

基于CarSim与Simulink的联合仿真环境,可以开展全主动悬架系统控制策略软件开发,并梳理垂向振动主动与半主动融合控制、侧倾控制等关键软件架构与控制策略。