[发明专利]一种免充气轮胎车辆减振系统模型的构建方法

说明书

本发明提供了一种免充气轮胎车辆减振系统模型的构建方法，具体为构建免充气轮胎‑混合电磁主动悬架减振系统的动力学模型，所述动力学模型对应的动力学微分方程中涉及的免充气轮胎径向刚度基于免充气轮胎径向刚度非线性拟合模型进行设计，试验验证免充气轮胎‑混合电磁主动悬架减振系统的动力学模型的精度较高，本发明构建方法简单，为免充气轮胎车辆的动力学控制提供了理论基础。

技术领域

本发明属于免充气轮胎车辆技术领域，具体涉及一种免充气轮胎车辆减振系统模型的构建方法。

背景技术

车辆减振系统能够减缓由路面不平给车身带来的冲击，加速车架与车身振动的衰减，从而改善汽车的行驶平稳性。轮胎是车辆连接路面的唯一部件，起到支撑汽车、缓冲冲击、传递驱动力和制动力的作用，具备舒适、耐用、滚动阻力低以及安全等性能，是车辆减振系统的关键部位之一。

随着科技的进步，市场对轮胎的要求越来越高，特别是对轮胎的安全性能越来越重视，传统充气轮胎由于自身特性的限制，无法具备很高的安全性能，而免充气轮胎却可以突破这一限制，具备很高的防爆、防扎安全性能，此外还具有耐用、易加工、经济等优点，免充气轮胎拥有广阔的市场前景；但是，由于免充气轮胎不是借助空气压力来实现缓冲减振性能的轮胎，因而其缓冲减振效果较差，并且与传统充气轮胎相比，一般免充气轮胎比较笨重，径向刚度比较大，弹性迟滞较大；同时，传统充气轮胎径向刚度非线性区域较小可视为线性，而免充气轮胎非线性区域大，其动力学模型复杂并且模型构建困难，进而难以对其进行控制研究。

车辆被动悬架因其参数固定而无法适应复杂多变的外部环境，半主动悬架也因受到自身设定的限制，无法提供足够的控制力；而主动悬架由于作动器的引入，可以突破限制，为免充气轮胎-主动悬架新型减振系统提供足够的控制力，混合电磁作动器和直线电磁作动器都是主动悬架常用的作动器；然而，混合电磁作动器相比于直线电磁作动器，有诸多优势，一方面，即使在直线电动机或供电系统发生故障时，混合电磁作动器仍能以被动的形式工作，有着很高的可靠性，提高了装配免充气轮胎乘用车的安全性，另一方面，混合电磁主动悬架中的阻尼器能够分担部分调节阻尼所需的作用力(或是与悬架速度相关的部分被动作用力)，系统能耗相对较小；混合电磁作动器能够提供较好动力学控制的同时还能进行一定的能量回收，因此混合电磁作动器比较适合运用于装配免充气轮胎车辆上。

当前，国内外学者大多聚焦于免充气轮胎的材料应用与结构设计，鲜有研究免充气轮胎的垂向力学模型，而将混合主动悬架与免充气轮胎耦合的新型减振系统，虽然具有良好的减振性能，但系统更加复杂，其动力学模型构建方法更是鲜有报导，因此，当前免充气轮胎车辆的动力学控制研究缺乏相关理论参考，免充气轮胎车辆的推广应用亟需新的技术方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种免充气轮胎车辆减振系统模型的构建方法，建立的模型精度高，方法简单，为免充气轮胎车辆的动力学控制提供了理论基础。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种免充气轮胎车辆减振系统模型的构建方法，具体为：构建免充气轮胎-混合电磁主动悬架减振系统的动力学模型，所述动力学模型对应的动力学微分方程为：

免充气轮胎径向刚度k_u满足如下径向刚度非线性拟合模型：

所述径向刚度非线性拟合模型由免充气轮胎的垂向力分段多项式拟合模型对免充气轮胎垂向位移x求取一阶导数获取；

所述免充气轮胎的垂向力分段多项式拟合模型为：