基于磁流变阻尼器的汽车发动机隔振系统模糊控制研究

论文摘要

发动机是通过悬置与汽车车身相连接的,发动机是振动源,车身是防振对象,这就要求发动机悬置能够有效地吸收或衰减振动。常规的橡胶悬置在隔振特性上存在着一定的局限性,对发动机悬置在高频振动时具有低的动刚度,低频振动时具有高的阻尼系数的要求实际上是一对矛盾体。因此一般的隔振器无法满足发动机悬置的这一特殊要求。由于汽车磁流变悬置是利用磁流变技术实现阻尼的实时调节控制,具有可控性强、响应速度快、功耗低等优点,这样就使得对发动机隔振系统模糊控制的研究成为必要。本文应用理论分析、数值仿真和台架试验的方法,在对汽车发动机的振源分析、橡胶悬置及磁流变悬置的静、动态特性试验研究以及发动机隔振系统的动力学模型建立的基础上,对所设计的模糊控制器进行了MATLAB/Simulink仿真及其试验研究。通过以上研究,得出了发动机的铅垂激振力输入模型,找出了发动机的振动规律、橡胶悬置振动参数变化规律及磁流变阻尼器阻尼力与激振频率、输入电流之间的变化关系。同时由于力传递率实际操作性复杂、只能作为隔振效果的理论分析,提出了将可测量、易操作的基于四端参数法的加速度振级落差作为汽车发动机悬置隔振系统的评估指标。最后在所建立的磁流变悬置隔振系统的动力学模型的基础上,结合理论分析与实际经验,提出了低频时要求隔振器具有大的阻尼与大的刚度、高频时要求适当阻尼与小的刚度的模糊控制策略,基于此种模糊控制策略,设计了以激振频率、动态激振力为输入,可控电流为输出的双输入单输出的模糊控制器,对此进行了MATLAB/Simulink仿真分析,并在不同工况下,对汽车发动机进行了整机试验,结果表明,基于模糊控制策略的磁流变悬置的隔振效果明显优于橡胶悬置。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 国内、外发动机悬置的发展与研究现状
• 1.3 发动机隔振智能控制技术的研究现状
• 1.4 研究内容及方法
• 1.5 论文创新点
• 第二章 汽车柴油发动机振动源理论分析
• 2.1 曲柄连杆机构中的作用力
• 2.1.1 离心惯性力
• 2.1.2 往复惯性力
• 2.1.3 燃气压力
• 2.2 四缸直列车用柴油发动机激振力及其力矩
• 2.2.1 柴油发动机激振力分析
• 2.2.2 柴油发动机激振力力矩分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 柴油发动机隔振试验与振动特征分析
• 3.1 发动机隔振试验测试系统
• 3.1.1 试验测试装置
• 3.1.2 信号采集方法
• 3.1.3 试验方案
• 3.2 柴油发动机振动特征分析
• 3.2.1 振动信号分类
• 3.2.2 自相关函数检测
• 3.2.3 振动信号的预处理方法
• 3.2.4 振动信号预处理效果分析
• 3.2.5 柴油发动机台架振动特征分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 汽车发动机悬置静、动态特性试验及分析
• 4.1 橡胶悬置特性试验
• 4.1.1 试验测试原理
• 4.1.2 试验方案与结果分析
• 4.2 磁流变阻尼器工作原理介绍
• 4.3 磁流变悬置的示功特性
• 4.4 实验方案与结果分析
• 4.4.1 橡胶圈静态测试
• 4.4.2 磁流变阻尼器动态测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 汽车发动机悬置隔振效果的评估指标
• 5.1 放大因子与力传递率（绝对传递率）
• 5.2 基于四端参数法的加速度振级落差
• 5.3 本章小结
• 第六章 磁流变阻尼器隔振控制系统的模糊控制策略研究
• 6.1 发动机悬置隔振控制系统的动力学模型
• 6.2 模糊控制策略
• 6.2.1 模糊控制策略的有关概念
• 6.2.2 模糊控制器的结构与基本原理
• 6.3 发动机磁流变悬置隔振系统模糊控制器设计
• 6.4 计算机仿真与结果分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 发动机隔振控制系统的隔振效果评估
• 7.1 振动信号频谱分析
• 7.1.1 动态激振力频谱分析
• 7.1.2 加速度频谱分析
• 7.2 发动机悬置隔振效果评估
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结及展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 需要进一步解决的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 试验照片
• 附件B 数据处理主要用到的程序
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果