基于“车椅人”模型的车辆座椅悬架h∞控制研究（可复制论文）.pdf

中南大学
硕士学位论文
基于“车-椅-人”模型的车辆座椅悬架H<,∞>控制研究
姓名:曹君
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:刘少军
20061101
特性实验平台,进行了关键部件一磁流变阻尼器的特性实验研究,摘要⒘怂淖杂啥鹊摹俺担危恕毕低车亩ρШ褪P汀器,并运用对座椅悬架系统进行了仿真分析,并与最优控现代车辆,特别像货车、工程车辆和军用战车等车辆,由于其自身车辆悬架性能相对较差以及运行路况恶劣,在运行时会产生激烈的振动,使得这些车辆的驾驶者长时间承受低频高强度的乘坐振动,容易引发脊椎畸变和胃病等职业性疾病,严重损害司机的身心健康,大大降低工作效率。因此,研究座椅悬架系统,采用切实可行的技术措施,隔离由于地面激励引起的通过底盘和座椅传动到人体的振动,是改善这些车辆乘坐舒适性的一个重要途径。而国内对高性能的车辆座椅悬架的研究较少,因此研究结构简单高性能的座椅悬架是十分必要的。本文提出的座椅悬架,旨在提高司机的驾驶和乘坐舒适性。本研究结合教育部立项的“列车车辆主动隔振及预见控制研究”和“列车主动悬挂系统及智能模糊控制研究”,建立了车辆座椅悬架系统动力学模型及数学模型,并借助软件对基于最优控制策略和鲁棒控制策略的整个机电系统进行了仿真研究,大量的仿真研究表明:鲁棒控制策略能使车辆座椅半主动悬架系统较好抑制垂直振动加速度,在共振频率附近其减振幅度能达到%一%,大大了提高乘坐的舒适性。最后在仿真研究的基础上,设计和建造了磁流变阻尼器的为将来对整个系统进行实验做了必不可少的前期准备。本文研究的主要内容如下:3盗咀伟胫鞫苌杓屏俗钣趴刂破鳎⒃擞肕软件进行了仿真分析捎肏鲁棒控制策略为车辆座椅半主动悬架设计了鲁棒控制制器的控制效果进行了对比。杓屏舜帕鞅渥枘崞魇笛樘ḿ懿⒔辛似涮匦允笛檠芯俊关键词座椅悬架,最优控制,嘲艨刂疲琈硕士学位论文
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作者虢盐翩签名函蜘期:型■垒皿日作者签名:\盥日期:至箜耹原创性声明关于学位论文使用授权说明有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位文;学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论明。
第一章绪论问题的提出座椅悬架是车身与座椅之间一切传力装置的总称,路面作用于车轮上的垂直反力С帕,纵向反力R椭贫和侧向反力以及这些力所产生的力矩都要通过座椅悬架传递到座椅。座椅悬架的作用就是在传递这些力和力矩的同时,缓和不平路面传给座椅丝突蛩净的冲击载荷,提高乘坐和驾驶的舒适性,减少激烈振动对司机或乘客的身体健康的影响。传统的车辆座椅悬架主要由弹性元件、阻尼元件和导向元件组成,这种基于经典隔振理论的座椅悬架系统是根据乘坐的舒适性要求,针对特定的路面状况和汽车运行的状况进行设计的,系统振动特性固定不变,也就说其座椅悬架刚度和阻尼系数不能随着路面状况和汽车运行状况改变而改变。.こ坛盗镜募菔惶跫本论文提出的座椅悬架主要是针对工程车辆。一般工程车辆的使用条件极为恶劣,它主要包括复杂的地形、道路条件和不可预计的作业阻力,使其在行驶或作业过程中必然产生强烈的颠簸和冲击。而且工程车辆的悬架一般性能都比较差,基本没有很大减振作用,有些工程车辆为了减低成本连悬架也没有安装,这使得驾驶司机长时间承受低频~高强度的乘坐振动,增加驾驶员精神上和体力上的负担,降低作业质量和工作效率,增大行车事故的概率,并且危害驾驶员的身体健康。为了研究工作环境对驾驶员身体健康的影响,联邦德国的等人调查了こ坛盗镜募菔辉薄=峁砻鳎こ坛盗炯菔辉痹诘湍炅渥榈奈覆』病率要比从事手工劳动的工人高得多,其主要原因是急剧的乘坐振动对胃的消化功能产生了有害的影响。表列出了若干种不同职业得工人得脊椎畸形发病率的平均值及发病的平均年龄的调查统计数据。由此可清楚看出,货车司机和工程车辆司机脊椎畸形的发病率都很高,这显然归咎于这些车辆司机承受剧烈的乘坐振动。此外工程车辆司机还常患腰背疼、肾炎、消化不良、胃下垂等职业病。可见座椅的振动对车辆司机的身心健康有重大的影响,应为车辆司机减低座椅的振动,以提高其乘坐的舒适性,以提高工作质量和效率【.硕士学位论文
.こ坛盗疽巳诵缘墓ぷ骰肪基于工程机械行驶和作业条件及驾驶员的职能,驾驶员的工作环境的宜人性应包括以下