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无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配

周玉财 陈士安 王勇刚 王东 何仁 刘红光

周玉财, 陈士安, 王勇刚, 王东, 何仁, 刘红光. 无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(5): 57-63. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.008
引用本文: 周玉财, 陈士安, 王勇刚, 王东, 何仁, 刘红光. 无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(5): 57-63. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.008
ZHOU Yu-cai, CHEN Shi-an, WANG Yong-gang, WANG Dong, HE Ren, LIU Hong-guang. Accumulator parameter matching of active suspension without external energy supply[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(5): 57-63. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.008
Citation: ZHOU Yu-cai, CHEN Shi-an, WANG Yong-gang, WANG Dong, HE Ren, LIU Hong-guang. Accumulator parameter matching of active suspension without external energy supply[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(5): 57-63. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.008

无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.05.008
基金项目: 

国家自然科学基金项目( 50805066

详细信息
    作者简介:

    周玉财(1968-), 男, 青海湟中人, 青海交通职业技术学院副教授, 从事汽车动力学研究

  • 中图分类号: 2012-05-27

Accumulator parameter matching of active suspension without external energy supply

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  • 摘要: 为了合理匹配LQG控制无外界动力源主动悬架的蓄能器充气压力、最高工作压力与容积等参数, 以满足95.4%工作需求, 选取理想控制力标准差的2倍为主动悬架的最大输出力, 结合馈能/主动油缸参数确定蓄能器的理想工作压力; 以压力波动小于5%为目标, 确定蓄能器的充气压力和最高工作压力; 推导了悬架与蓄能器间的能量流动方程, 并在增加2kW负载条件下进行变容积参数的动态仿真, 确定蓄能器的容积。计算结果表明: 蓄能器理想工作压力为23.008MPa时, 悬架二次型性能指标仅较理想状态增大5.21%;蓄能器的充气压力、最高工作压力与容积分别为11.108、23.583MPa与2.5L, 此时LQG控制无外界动力源主动悬架稳定工作时蓄能器的最大压力波动为1.03%。可见蓄能器参数匹配结果同时满足无外界动力源主动悬架的低成本、高性能及高能量回收率的要求。

     

  • 图  1  主动悬架的工作原理

    Figure  1.  Working principle of active suspension

    图  2  J-t曲线

    Figure  2.  J-t curves

    图  3  理想状态下F-t曲线

    Figure  3.  F-t curve under ideal state

    图  4  λ为2.00时的F-t曲线

    Figure  4.  F-t curve under λ=2.00

    图  5  λ为2.58时的F-t曲线

    Figure  5.  F-t curve under λ=2.58

    图  6  蓄能器的结构

    Figure  6.  Structure of accumulator

    图  7  p-t曲线

    Figure  7.  p-t curves

    表  1  被动悬架与路面输入参数

    Table  1.   Parameters of passive suspension and road input

    参数 参数值 参数 参数值
    m1/kg 350 k1/(N·m-1) 3×106
    m2/kg 5 000 k2/(N·m-1) 5.05×105
    c/(N·s·m-1) 30 150 Gq(n0)/(m2·m) 256×10-6
    f0/Hz 0.22
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    表  2  λPχ的关系

    Table  2.   Relation ofλand Pχ

    λ 1.00 2.00 2.58 3.00 3.29
    Pχ/% 31.7 4.6 1.0 0.3 0.1
    1-Pχ/% 68.3 95.4 99.0 99.7 99.9
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    表  3  三组悬架性能统计数据

    Table  3.   Performance data of three suspensions

    性能参数 输出力受限主动悬架 理想主动悬架
    λ=2.00 λ=2.58
    σ(a2)/(m·s-2) 1.369 8 1.371 2 1.380 3
    σ(x2-x1)/m 0.013 1 0.012 9 0.012 9
    σ(x1-q)/m 0.004 6 0.004 5 0.004 4
    J 4.659 5 4.485 0 4.428 6
    P/kW -2.800 4 -2.788 0 -2.790 7
    max(F)/N 18 504 23 870 28 245
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    表  4  容积与压力波动的关系

    Table  4.   Relation of pressure fluctuation and volume

    蓄能器标准容积/L 负载下的最低压力/MPa p相对pi的最大变化率
    0.63 20.46 -0.110 7
    1.60 22.32 -0.029 9
    2.50 22.77 -0.010 3
    4.00 23.07 0.002 7
    6.30 23.26 0.011 0
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  • 收稿日期:  2012-05-27

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