駕駛員座椅懸架系統(tǒng)主動控制研究.pdf

1、駕駛員乘坐舒適性與車輛運行穩(wěn)定型和安全性息息相關。客車司機由于長期承受低頻高強度的振動,容易導致脊椎變型和胃病等職業(yè)疾病,嚴重損害司機的身心健康,大大降低了工作效率。此外,由于駕駛疲勞而引起的交通事故的比例也不容忽視。因此,有必要采取切實可行措施,改善車輛乘坐舒適性。
　　 車輛行駛時,路面-汽車-人體構成了一個復雜的多自由度振動系統(tǒng),汽車座椅作為路面振動傳遞到人體的最后一個環(huán)節(jié),其減振性能對乘員的乘坐舒適性有重要影響。因此,研

2、究結構簡單高性能的座椅懸架是十分必要的,通過對座椅懸架進行最優(yōu)化設計,隔離由于地面激勵而引起的通過底盤和座椅傳遞到人體的振動,以達到最佳減振效果。
　　 本文研究的主要內容如下:
　　 首先,在廣泛查閱文獻和相關資料的基礎上對車輛座椅懸架的研究現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)的闡述,簡要介紹了主動控制技術的發(fā)展歷程,空氣彈簧的結構、種類、工作原理和力學特性分析。
　　 其次,建立了隨機路面輸入模型,并分別建立了三自由度和五自由度車

3、輛座椅懸架系統(tǒng)的動力學模型及數學模型。
　　 再次,由于控制方法是整個主動空氣懸架控制技術的核心,對主動空氣座椅懸架的特性有著舉足輕重的影響。所以本文根據駕駛員座椅懸架主動隔振系統(tǒng)的動態(tài)特性,分別利用最優(yōu)控制策略設計了最優(yōu)控制器和利用PID控制方法設計了相應的PID控制器,并運用MATLAB軟件編程對這兩種控制方法下的主動系統(tǒng)與被動系統(tǒng)進行了仿真計算與結果分析。
　　 最后,為了檢驗模型的正確性和仿真結果的可靠性,設計和

4、建造了振動實驗平臺,并進行了空氣彈簧主動控制特性的實驗研究。通過單頻激振實驗研究,比較空氣彈簧在控制前和控制后的振動響應,驗證控制效果。
　　 仿真結果表明,加有主動控制器的主動空氣座椅懸架系統(tǒng)與被動系統(tǒng)相比,其座椅質心的垂直振動加速度有明顯降低。這說明本研究建立的系統(tǒng)動力學模型是正確的,空氣懸架系統(tǒng)所加入的最優(yōu)控制器和PID控制器是合理的。而試驗結果與仿真結果的統(tǒng)一進一步說明本文所設計的最優(yōu)控制器是可行的、科學的。采用主動控制