[发明专利]一种基于时滞稳定性的半主动ISD悬架设计评价方法

说明书

本发明提供了一种基于时滞稳定性的半主动ISD悬架设计评价方法，主要包括1)建立动力学方程；2)选择需要可控的参数，考虑时滞情况，对动力学方程进行修正；3)推导特征方程；4)根据特征方程判断时滞稳定性；5)求解特征方程，评价时滞稳定性；6)搭建悬架仿真数学模型验证。利用本发明的评价方法来设计半主动ISD悬架，可以保证半主动ISD悬架的时滞稳定性，也可有效的对不同拓扑结构的半主动ISD悬架的时滞稳定性进行评价，或者辅助ISD悬架的结构选型设计。

技术领域

本发明属于车辆悬架系统设计评价领域，尤其涉及一种基于时滞稳定性的半主动ISD 悬架设计评价方法。

背景技术

悬架是汽车的车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。传统悬架系统仅含有刚度特性及阻尼特性，缺少惯性特性，不能有效解决隔振效果的优异性与设备工作空间、动载荷之间矛盾的问题。剑桥大学学者SIMTH于2003年提出了惯容器的思想，并设计出齿轮齿条式惯容器与滚珠丝杠式惯容器后，实现了机械与电子网络之间严格的对应，并将其应用于车辆悬架当中。在原有弹簧(Spring)阻尼(Damper)两元件结构的基础上增加惯容器(Inerter)设备，形成ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架结构。实现车辆既能够缓冲并衰减高频振动和冲击，也能缓冲并衰减低频振动和冲击的隔振结构。克服了基于传统隔振理论的隔振系统不能解决隔振效果的优异性与设备工作空间、动载荷之间矛盾的问题。使得悬架同时具备了刚度特性、阻尼特性与惯性特性。要想让悬架的性能最大程度的发挥出来并尽可能的降低成本，减小能耗，一般需要增加半主动控制，去改变悬架参数的某一变量，可以适应不同车况及路况。

后来，很多研究学者对惯容器展开了研究，提出了多种ISD悬架的拓扑结构，并且对这些悬架进行了半主动控制设计。如图1所示，是一部分ISD悬架的拓扑结构示意图，当元件数量增加时，ISD悬架的拓扑结构数量将呈指数级增加，所以，从大量的结构中去寻找性能优异的ISD悬架变得至关重要。

因为需要增加半主动控制，时滞问题将变得不可忽略，系统的时滞对悬架性能的影响很大，时滞主要影响人体较敏感的悬架系统的低频特性，因此，时滞影响舒适性，甚至会导致反馈控制系统的失稳，现对安全极为不利的轮跳，严重影响车辆半主动悬架的操纵稳定性能。对于半主动ISD悬架，发明人经过研究发现对于不同结构的ISD悬架，因为其结构的多样性，其时滞稳定性也是各不相同的。但是目前，并没有对于ISD悬架结构时滞稳定性的判定方法。

发明内容

基于以上原因，本发明提供了一种基于时滞稳定性的半主动ISD悬架设计评价方法，可有效的对不同拓扑结构的半主动ISD悬架的时滞稳定性进行评价，或者辅助ISD悬架的结构选型设计。本发明是通过以下技术手段实现上述技术的目的：

一种基于时滞稳定性的半主动ISD悬架设计评价方法，包括如下步骤：

步骤1)，根据ISD悬架拓扑结构建立动力学方程；

步骤2)，在建立的动力学方程中，选择需要可控的参数，并考虑时滞情况，对动力学方程进行修正，得到齐次微分方程组；

步骤3)，根据动力学方程的性质，给出其通解的一般形式，推导整理得到齐次微分方程组对应的特征方程；

步骤4)，根据特征方程判断对应的ISD悬架拓扑结构的时滞稳定性；

步骤5)，对特征方程进行求解，即可解出该悬架拓扑结构失稳的临界时滞量τ；若方程无解，则该ISD悬架拓扑结构时滞不稳定，若有解，则应该设计合适的悬架参数，使得ISD悬架拓扑结构的临界时滞值越大越好；

步骤6)，根据动力学方程建立状态空间方程，搭建悬架仿真数学模型，进行仿真验证。