廂式半掛車空氣懸架系統(tǒng)的Simulink仿真分析

　　零階保持器和單位延遲模塊主要是將連續(xù)系統(tǒng)的輸出結(jié)果離散化并進(jìn)行采樣統(tǒng)計(jì)分析或者頻譜分析。

　?。ㄈ┳罱K模型

　　最終的分析系統(tǒng)模型如圖5所示。在整個(gè)模型建立中，主要使用Simulink庫(kù)中的Band2LimitedWhiteNoise、Sum、 Integrator、Gain、Transport Delay、Mux、State2Space、Demux、Derivative、Scope等模塊以及DSP block set庫(kù)中的Buffer、Rms、Yule Walker Method、Short Time Spectrum、Power Spectral Density等模塊。系統(tǒng)模型的外部模塊主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)加速度均方根值計(jì)算和PSD功率譜密度曲線在線輸出顯示等。

　　四、仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

　?。ㄒ唬┑缆吩囼?yàn)情況

　　試驗(yàn)在不同等級(jí)路面上進(jìn)行，車輛參數(shù)選取與仿真一致，為滿載20t的廂式半掛車。車輛勻速行駛過程中，采用LMSDIFA數(shù)據(jù)采集前端，實(shí)時(shí)提取粘貼在車架上的ICP加速度傳感器信號(hào)，最后用LMS Testlab測(cè)量分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)處理可以得到各級(jí)路面下的加速度均方根值等評(píng)價(jià)參數(shù)，為對(duì)比分析與設(shè)計(jì)提供有益的參考。

　　為使測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于012，記錄的時(shí)間歷程數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度需滿足平均次數(shù)Nd>25次的要求。

　?。ǘ┙Y(jié)果對(duì)比

　　輸入滿載行駛時(shí)廂式半掛車的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)以及路面參數(shù)，通過Scope和Display模塊可以看出該車各個(gè)自由度處的垂直加速度時(shí)間歷程與均方根值。仿真選用與試驗(yàn)一致的參數(shù)，如表2所示。其中α為常數(shù)，是所選路面的空間頻率；ρ為常數(shù)；v為車速。

表2 路面參數(shù)

　　以C級(jí)路面下實(shí)車測(cè)試與仿真計(jì)算的加速度均方根值為例，給出結(jié)果如表3所示。

表3 隨機(jī)路面加速度輸出響應(yīng)

　　從表3結(jié)果來看，仿真模型響應(yīng)計(jì)算結(jié)果與實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果比較接近，二者在誤差允許范圍內(nèi)是一致的，說明該模型作為初步的模擬和預(yù)估是可行的，應(yīng)由此可見路面的模擬也是切實(shí)有效的。產(chǎn)生誤差的重要原因是本模型自由度較少且空氣彈簧的非線性阻尼和剛度的影響較大，同時(shí)路面使用情況較為復(fù)雜，不完全符合等級(jí)要求。

　　五、結(jié)論

　　建立基于系統(tǒng)仿真軟件Matlab/Simulink/Dsp的廂式半掛車實(shí)時(shí)道路仿真模型，通過實(shí)車試驗(yàn)，驗(yàn)證了模型的可靠性。為空氣懸架等部件在半掛車設(shè)計(jì)與匹配中的應(yīng)用提供了有利的工具，并可作為脈沖輸入試驗(yàn)等其他動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的仿真使用。

　　通過計(jì)算結(jié)果分析，設(shè)計(jì)者可以明確懸架參數(shù)對(duì)于廂式半掛車動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，改進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)，以獲得更好的動(dòng)態(tài)性能。利用可靠的仿真模型，重現(xiàn)相同條件下的仿真試驗(yàn)，可以檢驗(yàn)并優(yōu)化空氣懸架等部件參數(shù)，從而縮短開發(fā)設(shè)計(jì)周期，節(jié)約成本。