装甲车半主动悬架系统的研究进展
摘要:总结了车辆半主动悬架系统的发展状况,论述了可调减振器的研发动态,详细阐述了当前主要的半主动控制策略,指出应当着重研究复合控制方法以解决非线性和时滞问题,并提出了装甲车辆半主动悬架系统今后的研究和发展方向.
关建词:装甲车;半主动悬架;控制策略
悬架作为装甲车辆的重要部件,对装甲车的平顺性、操纵稳定性和通过性都有巨大的影响. 传统被动悬架系统经过长时间的发展,结构上不断更新和完善,并且性能得到很大提高,但由于弹簧刚度和减振器阻尼系数等基本参数都固定不变,被动悬挂只能保证在设计条件下的减振效果,不能根据车辆的运行状态和路面状况进行实时调节,达到最优的减振效果, 这就大大限制了车辆在各种复杂路况下的越野能力、战场机动性及火力精确性[1 ] . 主动悬架是一种具有做功能力的悬架,在提高系统性能上具有较大潜力[2 ] . 主动悬架系统耗能高,控制系统复杂,系统可靠性较差,这些因素均成为主动悬挂系统应用的技术瓶颈,因此,主动悬架技术在装甲车辆底盘上的应用时机尚不成熟. 半主动悬架系统通过改变弹簧刚度或阻尼系数,来达到对悬架系统性能进行调整的目的,结构简单,系统可靠性高,能耗小,同时具有主动悬架、被动悬架的特征,在大多数情况下具有与主动悬架相近的特性[3 - 4 ] ,是装甲车理
想的悬架系统. 悬架系统分类见表1.
1 半主动悬架系统的发展概况与现状
1. 1 发展概况
半主动悬架的概念首先由Crosby 和Karnopp 于1973 年提出[5 ] ,20 世纪80 年代初期才有试验性产品问世,它对车辆性能的改善十分有限. 1975 年,Margolis 等人提出了“开关”控制的半主动悬架,它能产生较大的阻尼力. 1983 年日本丰田汽车公司开发了具有3 种减振工况的“开关”式半主动悬架. 1986 年,Kim Brough 引入了yapunov 控制方法,改进了控制方法的稳定性. 1988 年日本日产公司研制了“声纳”式半主动悬架,它通过声纳装置预测路面信息. 悬架减振器有“柔和”、“适中”和“稳定”3 种状态. 1994 年prinkos 等人使用了电流变和磁流变体作为工作介质,研究了新型半主动悬架系统. 20 世纪90 年代,军用轮式车辆半主动悬架系统的研究也取得了突破. 美国陆军坦克车辆装备司令部在1997 年前后将液压可调减振器构成的半主动悬挂系统安装在布莱德利步兵战车上进行了场地试验,结果表明车辆的机动性能得到了大幅度的提高. 2003 年前后美军又在重型“悍马”吉普车上安装了基于磁流变减振器的半主动悬挂系统,取得了越野速度提高30 %～40 %的良好试验效果.
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