CN116305524A - 一种空气悬架整车动态响应解算方法及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空气悬架整车动态响应解算方法及相关组件，该方法包括：建立整车非线性七自由度模型；建立四轮路面激励模型；基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；基于所述空气悬架等效刚度、所述空气悬架等效阻尼和所述整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。通过本发明提供的空气悬架整车动态响应解算方法，考虑到空气弹簧的振幅相关性，实现了正向预测带有空气悬架的整车动态特性。
Description
技术领域
本发明涉及空气悬架系统的动力学技术领域，尤其涉及一种空气悬架整车动态响应解算方法及相关组件。
背景技术
乘用车的乘坐平顺性和操纵稳定性一直是用户的最大需求之一，悬架是连接汽车车身与车轮，将路面对车轮的作用力传递到车身的动力总成，对车辆的平顺性和操纵稳定性均起着很大作用。空气悬架系统其依靠优良的非线性刚度特性，可以把悬架的偏频限制在一定区间内，以最大限度地降低路面激励对车厢垂向运动的传递。另外，空气悬架系统可以改变车身高度以最大程度地匹配整车的动力学行为。
在空气悬架系统中，最重要的执行元件就是空气弹簧。空气弹簧具有质量轻、寿命长、内摩擦小、可以免维护和润滑的特点，改善了车辆的行驶平顺性，对高频振动有很好的隔振、消声能力。带有空气弹簧的车辆相比于传统螺旋弹簧的车辆的平顺性有所提升，但是考虑到空气弹簧的振幅相关性，目前对于整车的动态响应特性的研究相对较少。
发明内容
本发明提供一种空气悬架整车动态响应解算方法及相关组件，用以解决现有技术中未研究空气弹簧系统中整车的动态响应特性的缺陷，实现对空气悬架的整车动态响应解算。
本发明提供一种空气悬架整车动态响应解算方法，包括：建立整车非线性七自由度模型；建立四轮路面激励模型；基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；基于所述空气悬架等效刚度、所述空气悬架等效阻尼和所述整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
根据本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法，所述建立整车非线性七自由度模型，包括：根据整车非线性七自由度动力学方程建立所述整车非线性七自由度模型，所述整车非线性七自由度动力学方程为：
其中，mt为簧下质量，mc为簧上质量，z1为簧下位置位移，后缀fl、fr、rl、rr分别为左前位置、右前位置、左后位置、右后位置，zc为质心位置垂向位移，βc为俯仰角，γc为侧倾角，F为传递力，ac、bc、cc、dc分别为质心位置到前轴、左侧车轮、右侧车轮、后轴的水平距离，Ix为侧倾转动惯量，Iy为俯仰转动惯量，ktf为整车前轴轮胎刚度，ktr为整车后轴轮胎刚度，zq为路面激励。
根据本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法，所述整车非线性七自由度动力学方程通过如下方式构建：质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系为：
根据所述质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系确定力传递平衡方程为：
其中中间坐标关系为：
根据所述力传递平衡方程，推导出所述整车非线性七自由度动力学方程；其中，z2为簧上位置位移，kΔ为等效刚度，cΔ为等效黏性阻尼，k1为气体刚度，c1为气体等效阻尼，zm为中位置坐标，
为簧下位置速度，/>
为中间位置坐标速度。
根据本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法，所述建立四轮路面激励模型，包括：路面功率谱密度为：
路面频响函数为：
所述路面频响函数的时域方程为：
根据所述路面频响函数及所述路面频响函数的时域方程推导出二阶系统的频响函数表达式为：
根据所述二阶系统的频响函数表达式确定输出白噪声wsy与输入白噪声wsx和wsz间的传递特性为：
其中系数矩阵为：
其中，
为路面空间不平度，n为空间频率，n0为参考空间频率，Wf为常数，H为传递函数，j为虚数单位，ω为激励频率，ws为单位白噪声，Vc为匀速直行车速，/>
为路面激励速度，n00为参考频率，u为车速，ξ为附加中间状态变量，wsy为输出白噪声，wsx和wsz均为输入白噪声，Ars、Brs、Crs和Drs均为系数矩阵，a、b和c均为常数系数。
根据本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法，所述基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅，包括：根据所述整车非线性七自由度模型进行动力学等效，得到四个簧上位置质量关系式为：
根据所述四轮路面激励模型确定路面激励振幅为：
根据所述四个簧上位置质量关系式和所述路面激励振幅解算所述空气悬架等效振幅Am均方值为：
其中，Am为空气悬架等效振幅，ρy 2为回转半径，mc0为等效质心位置质量，WV为轮距，LV为轴距，ερ为质量分配系数，A(ω,Vc)为悬架动行程，
为悬架等效振幅均方值，下标max为最大值，min为最小值，/>
为路面激励速度。
根据本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法，所述基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，包括：根据第一预设公式和第二预设公式，基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，所述第一预设公式和所述第二预设公式分别为：
其中，kΔ,i为空气悬架等效刚度，cΔ,i为空气悬架等效阻尼，Fd,i为CDC减振器阻尼力，i为整车模型中第i个悬架参数，i∈{fl,fr.rl,rr}，kA,i为有效面积刚度，K′i为橡胶气囊动刚度实部，Ac为特征振幅，cK″,i为橡胶气囊动刚度等效阻尼，Am,iω为悬架运动速度，K″m为橡胶气囊动刚度虚部最大值。
本发明还提供一种空气悬架整车动态响应解算装置，包括：整车模型建立单元，用于建立整车非线性七自由度模型；路面模型建立单元，用于建立四轮路面激励模型；第一解算单元，用于基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；第二解算单元，用于基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；第三解算单元，用于基于所述空气悬架等效刚度、所述空气悬架等效阻尼和所述整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述空气悬架整车动态响应解算方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述空气悬架整车动态响应解算方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述空气悬架整车动态响应解算方法。
本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法及相关组件，该方法包括：建立整车非线性七自由度模型；建立四轮路面激励模型；基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；基于所述空气悬架等效刚度、所述空气悬架等效阻尼和所述整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。通过本发明提供的空气悬架整车动态响应解算方法，考虑到空气弹簧的振幅相关性，实现了正向预测带有空气悬架的整车动态特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法的流程示意图；
图2是本发明提供的空气悬架整车非线性七自由度模型的示意图；
图3是本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法的具体流程示意图；
图4-1是本发明提供的阻尼连续可调减振器拟合结果的前减振器拟合结果示意图；
图4-2是本发明提供的阻尼连续可调减振器拟合结果的后减振器拟合结果示意图；
图5是本发明提供的整车模型验证流程示意图；
图6是本发明提供的整车试验分析流程示意图；
图7是本发明提供的整车试验传感器记录结果(部分)示意图；
图8是本发明提供的不同减振器电流下左前簧上加速度功率谱密度对比结果示意图；
图9是本发明提供的不同车速下左前簧上加速度功率谱密度对比结果示意图；
图10是本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算装置的结构示意图；
图11是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法的流程示意图。
本发明提供一种空气悬架整车动态响应解算方法，包括：
101：建立整车非线性七自由度模型；
102：建立四轮路面激励模型；
103：基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；
104：基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；
105：基于空气悬架等效刚度、空气悬架等效阻尼和整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
汽车悬架系统的设计是汽车总体设计的中心环节之一。在汽车的行驶过程中，汽车悬架系统的动态响应特性不仅直接关系到汽车平顺性和操纵稳定性的评价指标，而且是引起悬架系统结构过载和过度变形的主要原因。空气悬架系统其依靠优良的非线性刚度特性，可以把悬架的偏频限制在一定区间内，以最大限度地降低路面激励对车厢垂向运动的传递。另外，空气悬架系统可以改变车身高度以最大程度地匹配整车的动力学行为。
带有空气弹簧悬架的车辆平顺性相比于传统螺旋弹簧悬架的车辆平顺性有所提升，但是考虑到空气弹簧的振幅相关性，对整车动态响应的解算方法未在论文和专利中见闻。故本专利拟补全此空白，提出一种空气悬架整车动态响应解算方法，以使正向预测带有空气悬架的整车动态特性。具体的，首先给出了空气悬架整车非线性七自由度建模，然后给出了四轮路面激励建模，然后基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅，并且考虑到空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼与空气悬架等效振幅相关，所以基于空气悬架等效振幅可以解算出空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，最后基于空气悬架等效刚度、空气悬架等效阻尼和整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应，总之，采用本发明提供的空气悬架整车动态响应解算方法，利于空气悬架整车的动力学匹配及正向设计分析空气悬架整车动态响应特性，填补了空气悬架整车动态响应解算分析的空白且解算准确率较高。
综上，本发明的空气悬架整车动态响应解算方法，考虑到空气弹簧的振幅相关性，实现了正向预测带有空气悬架的整车动态特性。
在上述实施例的基础上：
请参照图2，图2为本发明提供的空气悬架整车非线性七自由度模型的示意图。
请参照图3，图3为本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算方法的具体流程示意图。
作为一种优选的实施例，建立整车非线性七自由度模型，包括：根据整车非线性七自由度动力学方程建立整车非线性七自由度模型，整车非线性七自由度动力学方程为：
其中，mt为簧下质量，mc为簧上质量，z1为簧下位置位移，后缀fl、fr、rl、rr分别为左前位置、右前位置、左后位置、右后位置，zc为质心位置垂向位移，βc为俯仰角，γc为侧倾角，F为传递力，ac、bc、cc、dc分别为质心位置到前轴、左侧车轮、右侧车轮、后轴的水平距离，Ix为侧倾转动惯量，Iy为俯仰转动惯量，ktf为整车前轴轮胎刚度，ktr为整车后轴轮胎刚度，zq为路面激励。
作为一种优选的实施例，整车非线性七自由度动力学方程通过如下方式构建：质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系为：
根据质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系确定力传递平衡方程为：
其中中间坐标关系为：
根据力传递平衡方程，推导出整车非线性七自由度动力学方程；其中，z2为簧上位置位移，kΔ为等效刚度，cΔ为等效黏性阻尼，k1为气体刚度，c1为气体等效阻尼，zm为中位置坐标，
为簧下位置速度，/>
为中间位置坐标速度。
在进行悬架的概念设计和控制理论研究中，整车模型完整地体现了垂直跳动、俯仰变化以及侧倾问题。要从总体上较全面地把握汽车运动相应和控制的综合质量时，则需要采用整车模型。在本实例中，整车模型，车包括四个悬架，七自由度包括四个簧下位移、俯仰角、侧倾角及垂向位移。首先有质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系，然后根据质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系确定每个悬架传递到车身上的力的大小，也就是力传递平衡方程，其中每个悬架有一个中间坐标，因此需要确定弹簧阻尼串联的中间坐标的力的传递关系，最后根据力和力矩对七个自由度进行微分方程表示。
将上述四个关系式整理为状态空间表达式，并设状态变量：
系统输入为路面位移激励：
zqfl＝u(1),zqfr＝u(2),zqrl＝u(3),z1rr＝u(4)；
则可得非线性系统状态空间表达式：
其中，A、B和Cn代表状态空间表达式中的系数矩阵。x为状态变量矢量，
代表对时间求导。
作为一种优选的实施例，建立四轮路面激励模型，包括：路面功率谱密度为：
路面频响函数为：
路面频响函数的时域方程为：
根据路面频响函数及路面频响函数的时域方程推导出二阶系统的频响函数表达式为：
根据二阶系统的频响函数表达式确定输出白噪声wsy与输入白噪声wsx和wsz间的传递特性为：
其中系数矩阵为：
其中，
为路面空间不平度，n为空间频率，n0为参考空间频率，Wf为常数，H为传递函数，j为虚数单位，ω为激励频率，ws为单位白噪声，Vc为匀速直行车速，/>
为路面激励速度，n00为参考频率，u为车速，ξ为附加中间状态变量，wsy为输出白噪声，wsx和wsz均为输入白噪声，Ars、Brs、Crs和Drs均为系数矩阵，a、b和c均为常数系数。
四轮汽车的路面激励与路面不平度、车速有关，在本实施例中，对四轮路面激励建模主要考虑其空间相关性。在随机路面激励下，计算路面功率谱密度，采用滤波白噪声法的时域表达式作为路面输入模型，并假设系统为二阶系统确定频响函数，并引入附加中间状态变量ξ，可得输出白噪声wsy与输入白噪声wsx和wsz间传递特性。
作为一种优选的实施例，基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅，包括：根据整车非线性七自由度模型进行动力学等效，得到四个簧上位置质量关系式为：
根据四轮路面激励模型确定路面激励振幅为：
根据四个簧上位置质量关系式和路面激励振幅解算空气悬架等效振幅Am均方值为：
其中，Am为空气悬架等效振幅，ρy 2为回转半径，mc0为等效质心位置质量，WV为轮距，LV为轴距，ερ为质量分配系数，A(ω,Vc)为悬架动行程，
为悬架等效振幅均方值，下标max为最大值，min为最小值，/>
为路面激励速度。
在进行整车建模及路面建模后，需确定随机路面激励下空气悬架等效振幅，以便于计算后续运动学量。考虑空气弹簧的振幅相关性，不可进行瞬态动力学建模，故考虑基于统计学概念，进行动态均方根值计算。具体的，首先对整车模型进行动力学等效到四个簧上位置质量，求解可得各质量表达式，得到悬架簧上载荷分配，然后结合路面不平度和车速确定路面激励的参数，也就是计算路面位移幅频特性，此外，因为悬架带有CDC(ContinuousDamping Control，连续减震控制系统)减振器，还要结合CDC减振器的示功特性，考虑CDC减振器的阻尼力的大小，其中CDC的示功是根据悬架运动速度进行确定的，最后对等效四分之一悬架进行动力学表达式分析后，可得空气悬架动行程Am均方值关系式。
作为一种优选的实施例，基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，包括：根据第一预设公式和第二预设公式，基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，第一预设公式和第二预设公式分别为：
其中，kΔ,i为空气悬架等效刚度，cΔ,i为空气悬架等效阻尼，Fd,i为CDC减振器阻尼力，i为整车模型中第i个悬架参数，i∈{fl,fr.rl,rr}，kA,i为有效面积刚度，K′i为橡胶气囊动刚度实部，Ac为特征振幅，cK″,i为橡胶气囊动刚度等效阻尼，Am,iω为悬架运动速度，K″m为橡胶气囊动刚度虚部最大值。
请参照图4-1，图4-1为本发明提供的阻尼连续可调减振器拟合结果的前减振器拟合结果示意图。
请参照图4-2，图4-2为本发明提供的阻尼连续可调减振器拟合结果的后减振器拟合结果示意图。
对阻尼连续可调减振器进行不同速度下的示功试验并进行拟合，图4-1和图4-2展示了在三段式直线拟合下的前后减振器的阻尼力与速度的关系，可以看出拟合优度高于0.9739，验证了拟合结果的合理性和准确性。接着基于上述减振器拟合结果及整车模型，进行整车的动态特性试验验证。
请参照图5，图5为本发明提供的整车模型验证流程示意图。首先通过路面和车速进行空气悬架等效振幅计算，之后输入整车非线性七自由度模型中计算整车姿态，并进行等效刚度和等效阻尼的计算，其中等效刚度和等效阻尼与等效振幅相关，之后通过试验值及惯性测量单元IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)的解算方法进行试验值的确定，进而进行理论和试验的对比验证。
需要说明的是，IMU是一种能够同时测量三轴姿态角速度和加速度的传感器。因此，利用IMU传感器进行车身姿态信号测量可以降低安装标定难度，减少误差。
请参照图6，图6为本发明提供的整车试验分析流程示意图。首先利用IMU(XSENSIM)进行整车姿态的数据采集，传递给右上角的Microautobox2进行数据记录和计算。进一步，将计算的CDC减振器电流值传递给右下角的Controlbase进行功率信号输出，从而可以控制CDC减振器的是恒定电流的状态，并发送给整车的CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)总线及悬架执行器进行减振器电流的控制，其中CDC减振器通过控制电流来控制阻尼力，试验时要把阻尼值固定不变。
请参照图7，图7为本发明提供的整车试验传感器记录结果(部分)示意图。
请参照图8，图8为本发明提供的不同减振器电流下左前簧上加速度功率谱密度对比结果示意图。可以看出减振器电流越小，阻尼力越大，故而导致加速度功率谱密度峰值变低。
请参照图9，图9为本发明提供的不同车速下左前簧上加速度功率谱密度对比结果示意图。可以看出随着车速增大，功率谱密度对应峰值增大且共振频率降低。根据空气弹簧振幅相关性随动行程关系可知，车速增大将导致等效悬架动刚度降低，进而共振频率降低。从此也可看出空气弹簧与螺旋弹簧在整车上对加速度功率谱密度共振峰的影响和区别。
请参照图10，图10为本发明提供的一种空气悬架整车动态响应解算装置的结构示意图。
本发明还提供一种空气悬架整车动态响应解算装置，包括：整车模型建立单元1001，用于建立整车非线性七自由度模型；路面模型建立单元1002，用于建立四轮路面激励模型；第一解算单元1003，用于基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；第二解算单元1004，用于基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；第三解算单元1005，用于基于空气悬架等效刚度、空气悬架等效阻尼和整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
图11示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1101、通信接口(Communications Interface)1102、存储器(memory)1103和通信总线1104，其中，处理器1101，通信接口1102，存储器1103通过通信总线1104完成相互间的通信。处理器1101可以调用存储器1103中的逻辑指令，以执行空气悬架整车动态响应解算方法，该方法包括：建立整车非线性七自由度模型；建立四轮路面激励模型；基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；基于空气悬架等效刚度、空气悬架等效阻尼和整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
此外，上述的存储器1103中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的空气悬架整车动态响应解算方法，该方法包括：建立整车非线性七自由度模型；建立四轮路面激励模型；基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；基于空气悬架等效刚度、空气悬架等效阻尼和整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的空气悬架整车动态响应解算方法，该方法包括：建立整车非线性七自由度模型；建立四轮路面激励模型；基于整车非线性七自由度模型和四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；基于空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；基于空气悬架等效刚度、空气悬架等效阻尼和整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种空气悬架整车动态响应解算方法，其特征在于，包括：
建立整车非线性七自由度模型；
建立四轮路面激励模型；
基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；
基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；
基于所述空气悬架等效刚度、所述空气悬架等效阻尼和所述整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
2.根据权利要求1所述的空气悬架整车动态响应解算方法，其特征在于，所述建立整车非线性七自由度模型，包括：
根据整车非线性七自由度动力学方程建立所述整车非线性七自由度模型，所述整车非线性七自由度动力学方程为：
其中，mt为簧下质量，mc为簧上质量，z1为簧下位置位移，后缀fl、fr、rl、rr分别为左前位置、右前位置、左后位置、右后位置，zc为质心位置垂向位移，βc为俯仰角，γc为侧倾角，F为传递力，ac、bc、cc、dc分别为质心位置到前轴、左侧车轮、右侧车轮、后轴的水平距离，Ix为侧倾转动惯量，Iy为俯仰转动惯量，ktf为整车前轴轮胎刚度，ktr为整车后轴轮胎刚度，zq为路面激励。
3.根据权利要求2所述的空气悬架整车动态响应解算方法，其特征在于，所述整车非线性七自由度动力学方程通过如下方式构建：
质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系为：
根据所述质心俯仰侧倾角与四个簧上位置的解算关系确定力传递平衡方程为：
其中中间坐标关系为：
根据所述力传递平衡方程，推导出所述整车非线性七自由度动力学方程；
其中，z2为簧上位置位移，kΔ为等效刚度，cΔ为等效黏性阻尼，k1为气体刚度，c1为气体等效阻尼，zm为中位置坐标，
为簧下位置速度，/>
为中间位置坐标速度。
4.根据权利要求1所述的空气悬架整车动态响应解算方法，其特征在于，所述建立四轮路面激励模型，包括：
路面功率谱密度为：
路面频响函数为：
所述路面频响函数的时域方程为：
根据所述路面频响函数及所述路面频响函数的时域方程推导出二阶系统的频响函数表达式为：
根据所述二阶系统的频响函数表达式确定输出白噪声wsy与输入白噪声wsx和wsz间的传递特性为：
其中系数矩阵为：
其中，
为路面空间不平度，n为空间频率，n0为参考空间频率，Wf为常数，H为传递函数，j为虚数单位，ω为激励频率，ws为单位白噪声，Vc为匀速直行车速，/>
为路面激励速度，n00为参考频率，u为车速，ξ为附加中间状态变量，wsy为输出白噪声，wsx和wsz均为输入白噪声，Ars、Brs、Crs和Drs均为系数矩阵，a、b和c均为常数系数。
5.根据权利要求1所述的空气悬架整车动态响应解算方法，其特征在于，所述基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅，包括：
根据所述整车非线性七自由度模型进行动力学等效，得到四个簧上位置质量关系式为：
根据所述四轮路面激励模型确定路面激励振幅为：
根据所述四个簧上位置质量关系式和所述路面激励振幅解算所述空气悬架等效振幅Am均方值为：
其中，Am为空气悬架等效振幅，ρy 2为回转半径，mc0为等效质心位置质量，WV为轮距，LV为轴距，ερ为质量分配系数，A(ω,Vc)为悬架动行程，
为悬架等效振幅均方值，下标max为最大值，min为最小值，/>
为路面激励速度。
6.根据权利要求1至5任一项所述的空气悬架整车动态响应解算方法，其特征在于，所述基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，包括：
根据第一预设公式和第二预设公式，基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼，所述第一预设公式和所述第二预设公式分别为：
其中，kΔ,i为空气悬架等效刚度，cΔ,i为空气悬架等效阻尼，Fd,i为CDC减振器阻尼力，i为整车模型中第i个悬架参数，i∈{fl,fr.rl,rr}，kA,i为有效面积刚度，K′i为橡胶气囊动刚度实部，Ac为特征振幅，cK″,i为橡胶气囊动刚度等效阻尼，Am,iω为悬架运动速度，K″m为橡胶气囊动刚度虚部最大值。
7.一种空气悬架整车动态响应解算装置，其特征在于，包括：
整车模型建立单元，用于建立整车非线性七自由度模型；
路面模型建立单元，用于建立四轮路面激励模型；
第一解算单元，用于基于所述整车非线性七自由度模型和所述四轮路面激励模型解算空气悬架等效振幅；
第二解算单元，用于基于所述空气悬架等效振幅解算空气悬架等效刚度和空气悬架等效阻尼；
第三解算单元，用于基于所述空气悬架等效刚度、所述空气悬架等效阻尼和所述整车非线性七自由度模型解算空气悬架整车动态响应。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述空气悬架整车动态响应解算方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述空气悬架整车动态响应解算方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述空气悬架整车动态响应解算方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310036762.6A CN116305524A (zh) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 一种空气悬架整车动态响应解算方法及相关组件 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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