1999 非线性迟滞阻尼减振器动力学模型参数识别

1999 非线性迟滞阻尼减振器动力学模型参数识别
1999 非线性迟滞阻尼减振器动力学模型参数识别

减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比的匹配(精)

第22卷第6期2000年12月 武汉汽车工业大学学报 JOURNA L OF W UH AN AUT OM OTI VE PO LY TECH NIC UNI VERSITY V ol.22N o.6 Dec.2000 文章编号:10072144X(20000620022204 汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比的匹配 韦勇1,阳杰2,容一鸣2 (1.柳州五菱汽车有限责任公司技术中心,广西柳州545007;2.武汉汽车工业大学机电工程学院,湖北武汉430070 摘要:阐述了双轴汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配设计的原则,论述了悬架减振器 外特性的匹配设计要求和设计方法,并对某实际车型进行了减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹 配分析及改进设计。通过道路试验验证了改进设计的结果是可行的。 关键词:减振器;汽车悬架;阻尼比匹配 中图法分类号:U463.33文献标识码:A 汽车悬架动力学表明,地面对悬架系统的激振力等于悬架质量的惯性力和非悬架质量的惯性力之和。车轮动载(激振力又决定了车轮的接地性能,它是汽车行驶安全性的重要尺度。显然,在悬架系统中配置恰当的减振器,才能有效地抑制车身振动,保证良好的平顺性及安全性。

1阻尼匹配的原则 根据振动理论和工程经验,悬架阻尼的匹配关系由式(1确定: ξ=C 2Km =0.2~0.45(1式中,ξ为悬架系统阻尼比;C为悬架减振器的等效阻尼系数 (NsΠm;K为悬架刚度(NΠm; m为悬架质量(kg。当减振器不是垂直安装时,要考虑安装角的影响。 悬架中的弹性元件在支承车身质量的同时,还可缓和路面产生的振动,而减振器起抑制振动的作用。缓冲和抑振是矛盾着的两个方面,它们是在保证车辆和乘员安全的正常运行条件下统一起来的,这就是悬架阻尼必须匹配设计的依据。ξ值较大时,能迅速减振,但不适当地增大ξ值会传递较大的路面冲击,甚至使车轮不能迅速向地面回弹而失去附着力和对激励的缓冲能力;ξ值较小时,振动持续时间变长,又不利于改善舒适性。 一般说来,压缩行程时的悬架阻尼比要小于复原行程,因为在压缩行程,应尽量减小减振器对地面冲击的传递能力,以便充分利用弹性元件的缓冲作用,如果不适当地选择了高系数值,就相当于过分增大了悬架刚度,使车辆的平顺性变坏。在确定了ξ值之后,可由式(1确定减振器的阻尼系数。因此,确定ξ值是减振器设计的原始技术条件。 收稿日期:2000209218. 作者简介:韦勇(19672,男,广西柳州人,柳州五菱汽车有限责任公司工程师. 2悬架减振器非线性外特性的规律化和量化问题 众所周知,被动悬架可行性设计区理论规定了悬架弹性元件和阻尼元件的线性制约关系或匹配关系[1]。在解决悬架阻尼系数的匹配问题时,必须解

阻尼综述——阻尼模型、阻尼机理、阻尼分类和结构阻尼建模方法

阻尼 1 引言 静止的结构,一旦从外界获得足够的能量(主要是动能),就要产生振动。在振动过程中,若再无外界能量输入,结构的能量将不断消失,形成振动衰减现象。振动时,使结构的能量散失的因素的因素称为结构的阻尼因素。 索罗金在其论著中将结构振动时的阻尼因素概括为几种类型,即界介质的阻尼力;材料介质变形而产生的内摩擦力;各构件连接处的摩擦及通过地基散失的能量。百多年来,不同领域的专家,均根据自身研究的需要,着重研究某种阻尼因素,如外阻尼、摩擦阻尼、材料阻尼及辐射阻尼等。 对于材料阻尼的物理机制,文献[82]、[126]、[127]等分别做了简要描述。 材料阻尼是一个机制比较复杂的物理量,由多种基本的物理机制组合而成。如金属材料中的热弹性、晶体的粘弹性、松弛效应、旋转流效应、电子效应等对阻尼均有贡献。对一般的非金属材料(如玻璃、各种聚合物等),电子效应对能量的损失影响较小。温度、绝热系数等也是影响阻尼的重要因素。一般来说,非金属材料的能量损失比金属大。此外地质岩石由不同种固体微粒组成,且有空隙体积,因此,其阻尼特性与一般材料不同。岩石中能量损失主要由三个物理机制构成:岩石内部微粒间的粘性=岩石的内摩擦及较大的塑性变形,而岩石的内摩擦与岩石内部微粒间接触处的位错及塑性变形有关。 如献[82]所述, 为了计算、分析结构在外界载荷作用下产生的反应,人们建立了描述固体材料应力应变关系的物理模型。最简单的物理模型是单参数模型,即材料只产生弹性应力或只产生粘滞应力,但这两种模型不能代表材料中真实存在的粘弹性。人们又建立了双参数线性模型,即Maxwell及Kelvin模型。其中Maxwell模型由线性粘滞体和线弹性体串联而成,Kelvin模型是此二者并联而成的。若设线粘滞体的应变为

减振器设计

唐山学院 机械系统动力学论文 题目adams动力减振器的模型设计 系别:机电工程系 专业:机械设计制造及其自动化 班级:**机本**班 学号:********** 姓名:**** 指导老师:***** 2011年***月***日

目录 摘要*****************************************************3 关键词***************************************************3 1.消振的方法*********************************************3 2.动力减振器的模型***************************************3 3.动力减振器的设计计算***********************************5 4.adams的模型设计分析***********************************7 5.总结***************************************************9 参考文献************************************************9

adams动力减振器的模型设计 摘要:两自由度系统振动的应用相当广泛。如轴的扭转,梁的弯曲振动,动力减振和变速减震等。机器在运转时,由于没有完全平衡或是其他原因,往往要产生振动,从而在零件中引起附加的动应力。如果加入减振器可以减小振动或是消除振动。 关键词:adams 动力减振器模型激振力 1.消振的方法 在一些工业部门,如动力,航空,机械制造和交通运输等已经采用各种行之有效的消振和减震方法,其基本方向是: a.设法使激振力得到平衡,采取措施消除或减少激振力的波动幅度。 b.改变系统的自然频率与激振力频率的比值,使其在非共振区内运 转。 c.增加阻尼力以减少共振时的振幅。 2.动力减振器的模型 梁上装有一台电动机,由于电动机运转时产生的偏心力作用而使系统做强迫振动此时系统可以简化为如图所示的单自由度系统,质量为M,刚度为K,在一个频率为w,振幅为FA的简谐外力激励下,系统将做强迫振动。

车辆最佳匹配减振器阻尼_图文(精)

第8卷第3期 2008年6月 交通运输工程学JournalOfTrafficandTransportatio报 一 ● ● n Lngmeerlng V01.8 Jun.NO.3 2008 文章编号:1671—1637I2008)03—0015—05 0 车辆悬架最佳阻尼匹配减振器设计 周长城1’2,孟婕 (1.山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博255049; 2.北京理工大学机械与车辆工程学院,北京 100081)

摘 要:为了使设计减振器对车辆具有最佳减振效果,利用悬架最佳阻尼比,对减振器最佳阻尼系 数进行了研究,建立了减振器最佳速度特性数学模型,提出了减振器阀系参数设计优化方法,对设计减振器进行了特性试验和整车振动试验,并与原车载减振器性能进行了对比。计算结果表明:减振器特性试验值与最佳阻尼匹配要求值的最大偏差为9%,而且,在低频范围内,设计减振器的整车振动传递函数幅值明显低于原车载减振器的幅值,有效遏制了簧下质量在13Hz附近的共振,因此,减振器速度特性模型和阀系参数优化设计方法是正确的。关键词:汽车工程;减振器;最佳阻尼;速度特性;设计模型;优化方法中图分类号:U463.335.1 文献标识码:A Designofshockabsorbermatchingtooptimal dampingofvehiclesuspension ZhouChang—chen91”.MengJiel (1.SchoolofTrafficandVehicleEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,Shandong,China;2.Schoolof MachineandVehicleEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China) Abstract:Inorderto

弹簧-质量-阻尼模型

弹簧-质量-阻尼模型

弹簧-质量-阻尼系统 1 研究背景及意义 弹簧-质量-阻尼系统是一种比较普遍的机械振动系统,研究这种系统对于我们的生活与科技也是具有意义的,生活中也随处可见这种系统,例如汽车缓冲器就是一种可以耗减运动能量的装置,是保证驾驶员行车安全的必备装置,再者在建筑抗震加固措施中引入阻尼器,改变结构的自振特性,增加结构阻尼,吸收地震能量,降低地震作用对建筑物的影响。因此研究弹簧-质量-阻尼结构是很具有现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型的建立 数学模型是定量地描述系统的动态特性,揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中,微分方程是基本的数学模型, 不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以,建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下,列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图2.1所示,

图2.1 弹簧-质量-阻尼系统简图 其中1 m ,2 m 表示小车的质量,i c 表示缓冲器的粘滞摩擦系数,i k 表示弹簧的弹性系数,i F (t )表示小车所受的外力,是系统的输入即i U (t )=i F (t ),i X (t)表示小车的位移,是系统的输出,即i Y (t )=i X (t),i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比,其中1m =1kg ,2 m =2kg ,1k =3k =100N/cm ,2k =300N/cm ,1c =3 c =3N ?s/cm ,2 c =6N ?s/cm 。 由图 2.1,根据牛顿第二定律,,建立系统的动力学模型如下: 对1 m 有: (2-1) 对2 m 有: (2-2) 3 建立状态空间表达式 令3 1421122 ,,,x x x x u F u F ====,则原式可化为:

非线性模型参数估计方法步骤

EViews非线性模型参数估计方法步骤 1.新建EViews工作区,并将时间序列X、P1和P0导入到工作区; 2.设定参数的初始值全部为1,其方法是在工作区中其输入下列命令 并按回车键 param c(1) 1 c(2) 1 c(3) 1 c(4) 1 3.估计非线性模型参数,其方法是在工作区中其输入下列命令并按 回车键 nls q=exp(c(1))*x^c(2)*p1^c(3)*p0^c(4) 4.得到结果见table01(91页表3. 5.4结果)(案例一结束) Dependent Variable: Q Method: Least Squares Date: 03/29/15 Time: 21:44 Sample: 1985 2006 Included observations: 22 Convergence achieved after 9 iterations Q=EXP(C(1))*X^C(2)*P1^C(3)*P0^C(4) Coefficient Std. Error t-Statistic Prob. C(1) 5.567708 0.083537 66.64931 0.0000 C(2) 0.555715 0.029067 19.11874 0.0000 C(3) -0.190154 0.143823 -1.322146 0.2027 C(4) -0.394861 0.159291 -2.478866 0.0233 R-squared 0.983631 Mean dependent var 1830.000 Adjusted R-squared 0.980903 S.D. dependent var 365.1392 S.E. of regression 50.45954 Akaike info criterion 10.84319 Sum squared resid 45830.98 Schwarz criterion 11.04156 Log likelihood -115.2751 Hannan-Quinn criter. 10.88992 Durbin-Watson stat 0.672163 (92页表3.5.5结果)(案例二过程) 5.新建EViews工作区,并将时间序列X、P1和P0导入到工作区;

减振器机构类型及主要参数的选择计算

4.7减振器机构类型及主要参数的选择计算 4.7.1分类 悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时,减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力,将振动能量转变为热能,并散发到周围空气中去,达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行,则把这种减振器称之为单向作用式减振器,反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同,减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa)条件下工作,但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5~5MPa ,但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点,在轿车上得到越来越多的应用。 设计减振器时应当满足的基本要求是,在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 4.7.2相对阻尼系数ψ 减振器在卸荷阀打开前,减振器中的阻力F 与减振器振动速度v 之间有如下关系 v F δ= (4-51) 式中,δ为减振器阻尼系数。 图4—37b 示出减振器的阻力-速度特性图。该图具有如下特点:阻力-速度特性由四段近似直线线段组成,其中压缩行程和伸张行程的阻力-速度特性各占两段;各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ,所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时,减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数S S S v F /=δ不等。 图4—37 减振器的特性 a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 汽车悬架有阻尼以后,簧上质量的振动是周期衰减振动,用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为 s cm 2δ ψ= (4-52)

最新弹簧阻尼系统动力学模型adams仿真资料

震源车系统动力学模型分析报告 一、项目要求 1)独立完成1个应用Adams软件进行机械系统静力、运动、动力学分析问题,并完成一份分析报告。分析报告中要对所计算的问题和建模过程做简要分析,以图表形式分析计算结果。 2)上交分析报告和Adams的命令文件,命令文件要求清楚、简洁。 二、建立模型 1)启动admas,新建模型,设置工作环境。 对于这个模型,网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中, 选择设置(Setting)下拉菜单中的工作网格(Working Grid)命令。系统弹出设置工作网格对话框,将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成750mm和500mm,间距(Spacing)中的X和Y都设置成50mm。然后点击“OK”确定。如图2-1所表示。 图2-1 设置工作网格对话框

2)在ADAMS/View零件库中选择矩形图标,参数选择为“on Ground”,长度(Length)选择40cm高度Height为1.0cm,宽度Depth为30.0cm,建立系统的平台,如图2-2所示。以同样的方法,选择参数“New Part”建立part-2、part-3、part-4,得到图形如2-3所示, 图2-2 图2-3创建模型平台 3)施加弹簧拉力阻尼器,选择图标,根据需要输入弹簧的刚度系数K和粘滞阻尼系数C,选择弹簧作用的两个构件即可,施加后的结果如图2-4 图2-4 创建弹簧阻尼器 4)添加约束,选择棱柱副图标,根据需要选择要添加约束的构件,添加约束后的模型如2-5所示。

图2-5 添加约束 至此模型创建完成 三、模型仿真 1)、在无阻尼状态下,系统仅受重力作用自由振动,将最下层弹簧的刚度系数K设置为10,上层两个弹簧刚度系数均设置为3,小物块的支撑弹簧的刚度 系数为4,阻尼均为0,进行仿真,点击图标,设置End Time为5.0,Step Size为0.01,Steps为50,点击图标,开始仿真对所得数据进行分析。 选择物块的位移、速度、加速度与时间的图像如图3-1、3-2、3-3所示,经过傅里叶变换之后我们可以清楚地看到系统的各阶固有频率。

汽车减震器结构图

悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动,为改善汽车行驶平顺性,悬架中与弹性元件并联安装减振器,为衰减振动,汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器,其工作原理是当车架(或车身)和车桥间受振动出现相对运动时,减振器内的活塞上下移动,减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力,使汽车振动能量转化为油液热能,再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时,阻尼力随车架与车桥(或车轮)之间的相对运动速度增减,并与油液粘度有关。 减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务,阻尼力过大,将使悬架弹性变坏,甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。 (1) 在压缩行程(车桥和车架相互靠近),减振器阻尼力较小,以便充分发挥弹性元件的弹性作用,缓和冲击。这时,弹性元件起主要作用。 (2) 在悬架伸张行程中(车桥和车架相互远离),减振器阻尼力应大,迅速减振。 (3) 当车桥(或车轮)与车桥间的相对速度过大时,要求减振器能自动加大液流量,使阻尼力始终保持在一定限度之内,以避免承受过大的冲击载荷。 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器,且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器,还有采用新式减振器,它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。

1. 活塞杆; 2. 工作缸筒; 3. 活塞; 4. 伸张阀; 5. 储油缸筒; 6. 压缩阀; 7. 补偿阀; 8. 流通阀; 9. 导向座;10. 防尘罩;11. 油封 双向作用筒式减振器示意图 双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时,指汽车车轮移近车身,减振器受压缩,此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少,油压升高,油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。上腔被活塞杆1占去了一部分空间,因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积,一部分油液于是就推开压缩阀6,流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时,车轮相当于远离车身,减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高,流通阀8关闭,上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在,自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积,主使下腔产生一真空度,这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。

悬架用减振器设计指南(完整资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】 悬架用减振器设计指南 一、功用、结构: 1、功用 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命. 目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。 汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的振动得到缓冲,减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如果只有弹性元件,则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连续不平的路面上行驶的,由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧,甚至发生共振,反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元件特性相匹配。 2、产品结构定义 ①减振器总成一般由:防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。

②奇瑞现有的减振器总成形式: 二、设计目的及要求: 1、相关术语 *减振器 利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性,提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。 *阻尼特性 减振器在规定的行程和试验频率下,作相对简谐运动,其阻力(F)与位移(S)的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线(F-S)称示功图。 *速度特性 减振器在规定的行程和试验频率下,作相对简谐运动,其阻力(F)与速度(V)的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线(F-V)称速度特性图。

弹簧质量阻尼系统模型

自动控制原理综合训练项目题目:关于MSD系统控制的设计

目录 1设计任务及要求分析 (4) 初始条件 (4) 要求完成的任务 (5) 任务分析 (5) 2系统分析及传递函数求解 (6) 系统受力分析 (6) 传递函数求解 (11) 系统开环传递函数的求解 (12) 3.用MATLAB对系统作开环频域分析 (13) 开环系统波特图 (13) 开环系统奈奎斯特图及稳定性判断 (14) 4.系统开环频率特性各项指标的计算 (17) 总结 (19)

参考文献 (20)

弹簧-质量-阻尼器系统建模与频率特 性分析 1设计任务及要求分析 初始条件 已知机械系统如图。 2 b 1 k y p 2 k

x 图 机械系统图 要求完成的任务 (1) 推导传递函数)(/)(s X s Y ,)(/)(s P s X , (2) 给定m N k m N k m s N b g m /5,/8,/6.0,2.0212==?==,以p 为输入 )(t u (3) 用Matlab 画出开环系统的波特图和奈奎斯特图,并用奈奎斯特判据 分析系统的稳定性。 (4) 求出开环系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度。 (5) 对上述任务写出完整的课程设计说明书,说明书中必须进行原理分 析,写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果,并包含Matlab 源程序或Simulink 仿真模型,说明书的格式按照教务处标准书写。 任务分析 由初始条件和要求完成的主要任务,首先对给出的机械系统进行受力分析,列出相关的微分方程,对微分方程做拉普拉斯变换,将初始条件中给定的数据代入,即可得出)(/)(s X s Y ,)(/)(s P s X 两个传递函数。由于本系统是一个单位负反馈系统,故求出的传递函数即为开环传函。后在MATLAB 中画出开环波特图和奈奎斯特图,由波特图分析系统的频率特性,并根据奈奎斯特判据判断闭环系统位于右半平面的极点数,由此可以分析出系统的稳定性。最后再计算出系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度,并进一步分析其稳定性能。

汽车减振器阻尼特性的仿真分析(精)

第18卷增刊2 系 统仿真学报? Vol. 18 Suppl.2 2006年8月 Journal of System Simulation Aug., 2006 汽车减振器阻尼特性的仿真分析 任卫群1, 赵峰1, 张杰1,2 (1.华中科技大学CAD中心, 湖北武汉 430074; 2.万向集团技术中心, 浙江杭州311215) 摘要:采用系统仿真方法及MATLAB软件,建立汽车减振器的详细模型,并进行仿真研究。模型能反映减振器的详细物理结构,如考虑油液特性影响、阀片刚度影响、摩擦力影响等。模型经试验校验/阻尼特性计算精度达90%,模型精度能满足实际工程问题的需要。经二次开发形成一套能进行参数化自动建模和仿真分析的软件系统,最终在汽车减振器设计过程中形成一套阻尼特性研究的系统完整的方法。 关键词:系统仿真;汽车减振器;阻尼特性中图分类号:TP 391.77 文献标志码:A 文章编号:1004-731X (2006) S2-0957-04 Simulation on Damping Behavior of Vehicle Shock Absorber REN Wei-qun1, ZHAO Feng1, ZHANG Jie1,2 (1. CAD Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. Wanxiang Group Technical Center, Hangzhou 311215, China) Abstract: The system simulation method and the MATLAB software were used to build a detailed model of a vehicle shock absorber. The detailed structure includes in the model, such as the hydraulic properties, the valve stiffness and the friction force. The absorber model was validated using test data and the precision is above 90%, which can fulfill the engineering requirement. An automated modeling and simulation software package based on MATLAB was developed, which could support a systematic research of vehicle shock absorbers in its design. Key words: system simulation; vehicle shock absorbers; damping behavior 汽车双向筒式液压减振器的仿真模型分为两类,一类是反映减振器外部特性的黑箱模型[1-2],包括恢复力映射方法、神经网络方法等,黑箱模型不能细致地反映减振器具体结构(如阀片具体参数)调整对性能的直接影响,不能完全满足减振器模型作为性能预测工具的需要。另一类是基于内部结构机理建模的详细物理模型[3-4],包含压力模型和阀片压力-流速特性,其中压力模型用一阶非线性微分方程表达流体可压缩性模型、确定不同的内部腔体压力,阀片的压力-流速特性可采用测力计试验辨识阀片参数后解析地确定、或由试验直接测定得到压力-流速

非线性动力学练习题

2013 “非线性振动” 练习题 1、简述绘制相轨线的原理及其作用。 2、用小参数摄动法求 )1(220<<=+εεωx x x x 的一阶近似解。 3、 用多尺度法或均值法求 (第三章16) )1(320<<=+εεωx x x 的一阶近似解。 4、 用多尺度法求周期激励范德波尔方程 0)0(,)0(,cos )1(220220=-+=+-=+x F A x t F x x x x ω ωωεω 的非共振解。 5、 设运动微分方程为 )1(cos 220<<+-=+εωεωt F x x x 试求0ωω≈的主共振解。 6、 简述非线性单自由度保守系统自由振动的主要特点及与线性系 统的区别。 7、 简述非线性单自由度系统在简谐激励下的强迫振动特点。 8、 简述自激振动产生的主要原因及其特点。 9、 以两自由度非线性系统为例,简述非线性多自由度系统振动的 主要特点。 10、 简述分岔和混沌的概念。(考试从中选取5题)

1、简述绘制相轨线的原理及其作用。 答:绘制相轨迹线的原理如下: 将系统的动力学方程... +(x,)=0x f x 转化为以状态变量表示的状态方程组 ..==-(x,y) y x y f (1) 在利用上式消去微分dt,得到y x 和的关系式 ,=-dy f dx y (x y ) (2) 这个式子所确定的平面(x,y )上的各点的向量场,就构成了相轨迹族。 绘制相轨迹线的方法有两种,第一是等倾线法。等倾线法的原理如下,令方程(2)右边等于常数C ,得到(x,y)相平面内以C 为参数的曲线族 (x,y)+Cy=0f (3) (3)称作相轨迹的等倾线族,族内每一曲线上的所有点所对应的由方程(2)确定的向量场都指向同一方向。 第二种方法是李纳法。其原理如下: 适当选择单位使弹簧的系数为1,设单位质量的阻尼力为-(y)?,则有f(x,y)=x+(y)?。相轨迹微分方程为 +(y)=-dy x dx y ? (4) 在平面上做辅助曲线=-(y)x ? 。此辅助曲线即上述零斜率等倾线,过某个相点 P (x,y )作x 轴的平行线与辅助曲线交与R 点,再过R 点作y 轴的平行线与x 轴交于S 点,连接PS ,将向量PS → 逆时针旋转90度后的方向就是方程(4)确定的相轨迹切线方向。 相轨迹线可以帮助我们定性地了解系统在不同初始条件下的运动全貌。当系统是强非线性振动的时候,近似解析法(如小参数摄动法,多尺度法)不再适用,此时可以采用相轨迹法来研究。(相轨迹线的作用) 非线性动力学主要研究非线性振动系统周期振动规律(振幅,频率,相位的变化规律)和周期解的稳定条件。其研究内容主要有:保守系统中的稳定性及轨道扩散问题;振动的定性理论;非线性振动的近似解析方法;非线性振动中混沌的控制和同步问题;随机振动系统和参数振动系统问题等。

时程分析阻尼模型及数值计算方法

时程分析阻尼模型及数值计算方法 1、阻尼模型 阻尼是用以描述结构在振动过程中能量的耗散方式,是结构的动力特性,是影响结构动力反应的重要因素之一。结构振动时,由于结构材料的内摩擦、材料的滞回效应等机制导致能量消耗,使结构振动幅值逐渐减少,最后直至完全静止。结构的耗能机制非常复杂,它与介质的特征、结构粘性等诸多因素有关。常用的是粘滞阻尼理论,它认为,阻尼力与速度成正比。试验也证明,对于许多材料,这种阻尼理论是可行的,并且物理关系简单,便于应用和计算。 根据实测去确定阻尼大小是相当困难的,但由于阻尼的影响通常比惯性力和刚度的影响小,所以一般都采用简化的方法考虑阻尼。本文采用最为广泛应用的瑞雷阻尼。 瑞雷阻尼假设阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的线性组合,即 [][][]C M K αβ=+ (4.15) 式中,α、β为常数,可以直接给定,或由给定的任意二阶振型的阻尼比i ξ、j ξ反算求得。 根据振型正交条件,待定常数α和β与振型阻尼比之间的关系应满足: 22 k k k βωα ξω= + (k =1,2,3,…,n ) (4.16a) 任意给定两个振型阻尼比i ξ和j ξ后,可按下式确定比例常数 22 2j i i j i j i j ξωξωαωωωω-=- 222j i i j i j ξωξωβωω-=- (4.16b) i ω、j ω分别为第i 、j 振型的原频率。本文取前两阶振型频率求得α、β值。 2、数值积分方法 多自由度结构体系动力微分方程为: []{}[]{}[]{}[]{}()g M x C x K x M x t I ++=- (4.17) 其中,[]M -质量矩阵;[]C -阻尼矩阵;[]K -刚度矩阵;{}I -单位对角阵;() g x t -地面运动加速度;{}x 、{}x 、{}x -结构楼层相对于地面的位移、速度和加速度反应。

非线性Hammerstein模型的辨识【开题报告】

毕业设计开题报告 电气工程与自动化 非线性Hammerstein模型的辨识 一、选题的背景与意义 系统辨识是是现代控制理论中的一个重要分支。通过辨识建立数学模型的目的是估计表征系统行为的重要参数,建立一个能模仿真实系统行为的模型,用当前可测量的系统的输入和输出预测系统输出的未来演变,以及控制器的设计。非线性系统辨识是系统辨识的一个重要的发展方向,一直是现代辨识领域中的一个主要课题,对其研究有十分重要的理论和实际意义。非线性问题的主要困难之一是一直缺乏描述各种非线性系统特性的统一的数学模型。为此,人们提出了多种类型的模型,如块联模型]1[、神经网络模型]2[、双线性模型]3[、非线性参数模型等等。 Hammerstein模型属于块联模型,由一个线性动态系统跟随一个非线性静态模块构成。自从Narendra& Gallman 1966年提出了Hammerstein模型后]4[,由于模型结构简单且能有效地描述常见的非线性动态系统特性,所以许多学者相继研究了Hammerstein模型参数的估计方法,近年来Hammerstein模型被广泛地应用于非线性系统辨识。辨识Hammerstein模型的意义在于:利用辨识结果获得中间层输出,选择合适的性能指标,就可以把原非线性系统的控制问题分解为线性模块的动态优化问题和非线性模块的静态求根问题,因此可以有效结合线性模型预测控制的成熟理论解决这类非线性对象的控制问题,避免传统非线性控制方法计算量大,收敛性和闭环稳定性不能得到保证等诸多问题。 二、研究的基本内容与模拟解决的主要问题: 针对Hammerstein模型的辨识问题,可以归结为线性模块的动态优化问题和非线性模块的静态求根问题。因此研究的重点就是如何运用比较新颖的优化算法得到Hammerstein模型的参数解集,并能通过和传统算法的比较论证阐述采用方法的合理性,可行性及有效性。具体需要解决的问题包括以下几点: 1.什么是Hammerstein模型,它的基本结构式怎么样的; 2.确定Hammerstein非线性系统辨识的思想和实现方法; 3.熟悉PSO/BFO优化算法和熟悉最小二乘法估计方法;

悬架用减振器设计指南

悬架用减振器设计指南 一、功用、结构: 1、功用 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。 汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的 振动得到缓冲,减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如 果只有弹性元件,则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连 续不平的路面上行驶的,由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧, 甚至发生共振,反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元 件特性相匹配。 2、产品结构定义 ①减振器总成一般由:防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。 ②奇瑞现有的减振器总成形式:

二、设计目的及要求: 1、相关术语 *减振器 利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性,提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。 *阻尼特性 减振器在规定的行程和试验频率下,作相对简谐运动,其阻力(F)与位移(S)的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线(F-S)称示功图。 *速度特性 减振器在规定的行程和试验频率下,作相对简谐运动,其阻力(F)与速度(V)的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线(F-V)称速度特性图。 *温度特性 减振器在规定速度下,并在多种温度的条件下,所测得的阻力(F)随温度(t)的变化关系为温度特性。其所构成的曲线(F-t)称温度特性图。 *耐久特性 减振器在规定的工况下,在规定的运转次数后,其特性的变化称为耐久特性。 *气体反弹力 对于充气减振器,活塞杆从最大极限长度位置下压到减振器行程中心时,气体作用于活塞杆上的力为气体反弹力。 *摩擦力

21随机载荷减震器阻尼力测试

随机载荷减振器阻尼力测试 李波涛,徐雄威,王成业,董新年 (长城汽车股份有限公司技术中心、河北省汽车工程技术研究中心,保定 071000) 摘要:简单介绍了应变片的组桥和工作原理,阐述了使用应变片对车辆减振器阻尼力进行测试的方法,并结合整车试验,在各种不同路面下进行减振器阻尼力动态响应测试。根据减振器标定公式,计算在各种路况下减振器的阻尼力。 关键词:减振器;阻尼力;应变测试;nCode 引言 随着生活水平的提高,人们对汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性提出了更高的要求。减振器作为车辆悬架的重要组成部分,是影响上述指标的关键所在。 减振器的作用是迅速衰减车身和车轮之间由弹性元件引起的连续相对运动,改善车辆行驶平顺性、操纵稳定性和安全性,为人们的驾乘提供更舒适的感受。 1 减振器简介 评价减振器优劣的最主要的指标是阻尼特性。阻尼特性可以用示功图和速度特性进行体现。 示功图是减振器在运动过程中阻尼力随活塞位移变化而围成的曲线图。速度特性图为减振器在运动过程中阻尼力随活塞杆速度变化而形成的曲线图,两者结合观测,可对减振器阻尼力进行全面的评价。 图1 阻尼力-位移特性和阻尼力-速度特性而目前面临的问题是,减振器阻尼力测试只在台架上进行,并且只选择几个特定的速度,并未涵盖用户的所有使用工况,而增加测试点又会大幅度提高测试成本,此方法存在一定的不足。 基于提高阻尼力测试全面性的角度,需对阻尼力的测试方法进行完善。在减振器活塞杆表面粘贴应变片,结合整车道路随机载荷采集,可弥补上述方法的不足。 2 应变片工作原理 应变的测量是将应变片因应变而引起的阻值变化转换为电压信号。根据输出电压和各桥臂阻值变化之间的关系: 得出电压信号的变化。 图2 惠斯通全桥 3 减振器处理 3.1 应变片粘贴 在减振器活塞杆上加工四个凹槽,凹槽深度要适中,并经过进一步处理。粘贴两枚应变片在其两个相对的凹槽位置,组成惠斯通全桥。 在活塞杆运动过程中,应变片随着活塞杆的拉

第一章 非线性动力学分析方法

第一章非线性动力学分析方法(6学时) 一、教学目标 1、理解动力系统、相空间、稳定性的概念; 2、掌握线性稳定性的分析方法; 3、掌握奇点的分类及判别条件; 4、理解结构稳定性及分支现象; 5、能分析简单动力系统的奇点类型及分支现象。 二、教学重点 1、线性稳定性的分析方法; 2、奇点的判别。 三、教学难点 线性稳定性的分析方法 四、教学方法 讲授并适当运用课件辅助教学 五、教学建议 学习本章内容之前,学生要复习常微分方程的内容。 六、教学过程

本章只介绍一些非常初步的动力学分析方法,但这些方法在应用上是十分有效的。 1.1相空间和稳定性 一、动力系统 在物理学中,首先根据我们面对要解决的问题划定系统,即系统由哪些要素组成。再根据研究对象和研究目的,按一定原则从众多的要素中选出最本质要素作为状态变量。然后再根据一些原理或定律建立控制这些状态变量的微分方程,这些微分方程构成的方程组通常称为动力系统。研究这些微分方程的解及其稳定性以及其他性质的学问称为动力学。 假定一个系统由n 个状态变量1x ,2x ,…n x 来描述。有时,每个状态变量不但是时间t 的函数而且也是空间位置r 的函数。如果状态变量与时空变量都有关,那么控制它们变化的方程组称为偏微分方程组。这里假定状态变量只与时间t 有关,即X i =X i (t),则控制它们的方程组为常微分方程组。 ),,,(2111 n X X X f dt dX ???=λ ),,,(2122 n X X X f dt dX ???=λ (1.1.1) … ),,,(21n n n X X X f dt dX ???=λ 其中λ代表某一控制参数。对于较复杂的问题来说,i f (i =l ,2,…n)一般是{}i X 的非线性函数,这时方程(1.1.1)就称为非线性动力系统。由于{}i f 不明显地依赖时间t ,故称方程组(1.1.1)为自治动力系统。若{}i f 明显地依赖时间t ,则称方程组(1.1.1)为非自治动力系统。非自治动力系统可化为自治动力系统。 对于非自治动力系统,总可以化成自治动力系统。 例如:)cos(t A x x ω=+

弹簧-高质量-阻尼模型

弹簧-质量-阻尼系统 1 研究背景及意义 弹簧-质量-阻尼系统是一种比较普遍的机械振动系统,研究这种系统对于我们的生活与科技也是具有意义的,生活中也随处可见这种系统,例如汽车缓冲器就是一种可以耗减运动能量的装置,是保证驾驶员行车安全的必备装置,再者在建筑抗震加固措施中引入阻尼器,改变结构的自振特性,增加结构阻尼,吸收地震能量,降低地震作用对建筑物的影响。因此研究弹簧-质量-阻尼结构是很具有现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型的建立 数学模型是定量地描述系统的动态特性,揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中,微分方程是基本的数学模型 ,不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以,建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提 。通常情况下,列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图2.1所示, 图2.1 弹簧-质量-阻尼系统简图 其中1m ,2m 表示小车的质量,i c 表示缓冲器的粘滞摩擦系数,i k 表示弹簧的弹性系数,i F (t )表示小车所受的外力,是系统的输入即i U (t )=i F (t ),i X (t)表示小车的位移,是系统的输出,即i Y (t )=i X (t),i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比,其中1m =1kg ,2m =2kg ,1k =3k =100N/cm ,2k =300N/cm ,1c =3c =3N ?s/cm ,2c =6N ?s/cm 。 由图2.1,根据牛顿第二定律,,建立系统的动力学模型如下: 对1m 有: (2-1) 对2m 有:

阻尼基本理论及阻尼模型评价方法综述

阻尼基本理论及阻尼模型评价方法综述 摘要:阻尼是结构动力分析的基本参数,对结构动力分析结果的 准确性有很大的影响。因此,从基本概念着手,分析阻尼产生原因以及从不同角度分类,得出建筑结构中动力分析常用的阻尼为瑞利阻尼;经过很多专家学者多年的研究,提出了多种阻尼模型,它们各有优缺点,文中介绍了一种统一的阻尼模型的定量评价方法,对于具体问题应采用合理的模型。 关键词:阻尼;阻尼模型;瑞利阻尼;阻尼模型的评价方法abstract: the damping is structure dynamic analysis of the basic parameters, the structure of the dynamic analysis of the results of the accuracy has very big effect. therefore, from the basic concept, the thesis analyzes damping causes and classification from different angles, and concludes that the building structure dynamic analysis of the commonly used for damping rayleigh damping; after many years of research experts and scholars, and puts forward a variety of damping model, and they all have the advantages and disadvantages, this paper introduces a unified damping model of quantitative evaluation method, for a specific problem should be the use of reasonable model. keywords: damping; damping model; rayleigh damping;

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