王芹

摘 要：為了對車輛的懸掛系統(tǒng)的性能進行檢驗，對車輛的懸掛系統(tǒng)中的負載模擬器進行了設(shè)計，并因此建立出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。并在基于LabVIEWde 軟件平臺上開發(fā)出了用于虛擬儀器的相關(guān)實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)因而可以就各種車輛的需要進行跟蹤性的設(shè)計，從而證明了系統(tǒng)具有的穩(wěn)定性以及精度性。

關(guān)鍵詞：車輛懸掛系統(tǒng) 液壓負載模擬器 設(shè)計

中圖分類號：TH137 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0046-01

車輛懸掛系統(tǒng)被稱作車橋和車架之間進行連接的設(shè)備總稱。為了對車輛的研究進行地更加方便，車輛懸掛系統(tǒng)要在經(jīng)過專門的加載實驗之后才能進行驗證。另外，車輛懸掛系統(tǒng)性能的檢驗還是提高其懸掛性能的有效手段。其中，電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、反應(yīng)速度快等特性，在車輛懸掛系統(tǒng)中進行應(yīng)用，可以實現(xiàn)對任意任務(wù)進行加載的目的。

1 對負載模擬器在總體上進行設(shè)計

車輛懸掛式的液壓負載系統(tǒng)是一種被動式的加載系統(tǒng)，在對車輛的加載過程中，加載力可以看做是在加載對象上的函數(shù)。其中負載模擬器屬于電液力伺服系統(tǒng)，可以在計算機的控制下進行工作。車輛懸掛系統(tǒng)對力的輸出過程也是一種具有很強干擾性的系統(tǒng)，能對車輛的跟蹤精度產(chǎn)生影響，從而在一定程度上增加了進行設(shè)計的難度。

于此同時，負載模擬器是針對車體的1/4進行設(shè)計的，因而可能會忽略車體具有的轉(zhuǎn)動性，因而針對車輛控制器的研究，同樣具有一定的代表性。負載模擬器是由計算機控制系統(tǒng)、機械臺體以及液壓系統(tǒng)等組成的，負載模擬器的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其中的機械系統(tǒng)包括了下質(zhì)量塊、上質(zhì)量塊、車輪以及工作液壓缸等部分，這兩個質(zhì)量塊分別表示了車體懸架上下車體部件具有的質(zhì)量。液壓系統(tǒng)其中主要包括了伺服閥、壓油源以及加載缸三部分。液壓伺服系統(tǒng)因受到加載控制信號的控制，可以按照標準的載荷譜為懸掛系統(tǒng)進行加載設(shè)計，并能對道路中的起伏信號進行模仿。

圖1負載模擬器的總體結(jié)構(gòu)示意圖

2 負載模擬器控制系統(tǒng)的設(shè)計

負載模擬器進行控制的系統(tǒng)是由計算機來進行控制的，控制的系統(tǒng)如圖2所示，圖中的三個位移傳感器是對上質(zhì)量塊、托板位移以及下質(zhì)量塊等進行測量的，其中位移傳感器可以選擇FT11G類型的大量程式的傳感器，其中量程偏差在5 mm之內(nèi)，精度要求為0.1%，進行輸出的信號為音頻式的信號，經(jīng)過類型為FT5321的調(diào)制器進行解調(diào)處理之后，可以輸出10 V內(nèi)的直流電壓。例外，要采用TK E1B02CMV型的壓力傳感器對液壓缸內(nèi)的油壓進行測定，測量儀器的量程為20 MPa，對精度的要求為0.6%，可以輸出4～20 mA的電流，再經(jīng)過模擬通道進行轉(zhuǎn)換，使之變?yōu)?0 V的直流電壓進行輸出，然后再經(jīng)伺服放大器對輸出的電流進行控制。加載液壓缸內(nèi)的壓力值可以通過壓力傳感器對電路進行轉(zhuǎn)換處理，進而形成具有加載性的有關(guān)控制閉環(huán)系統(tǒng)。三個位移傳感器進行測量的結(jié)果最后分別輸出到相應(yīng)的實驗系統(tǒng)中，進行相應(yīng)的記錄、存儲和詳細分析。

圖2 控制系統(tǒng)原理圖

3 對液壓負載模擬器建立的數(shù)學(xué)模型

液壓加載系統(tǒng)常常采用一種具有非對稱式的液壓缸當做其進行執(zhí)行的系統(tǒng)。這種類型的系統(tǒng)具有的傳遞模型是一種四階的函數(shù)模型，但在總體結(jié)構(gòu)大致相同的條件下進行設(shè)計時，對稱式的液壓缸具有的傳遞模型是一種三階式的函數(shù)模型。通過對其兩者的函數(shù)曲線進行分析比較，發(fā)現(xiàn)他們具有很多的相似性。

4 對加載控制系統(tǒng)進行設(shè)計

4.1 基于LabVIEW的實驗系統(tǒng)

美國的NI公司開發(fā)出來的LabVIEW系統(tǒng)，其能使計算機在控制中的作用得到充分體現(xiàn)。而且它并不被信號的檢測過程所限制，并能對一些連續(xù)過程進行控制，進行控制的頁面如圖3所示。

4.2 對負載模擬器的加載實驗

車輛加載系統(tǒng)的功能是對被加載的對象進行受力情況的加載實驗。作為電壓伺服加載式的系統(tǒng)，最主要的是要能產(chǎn)生進行載荷的有關(guān)時間歷程，也就是載荷譜，在這之中的載荷譜上應(yīng)該具有不同種類的路況信息。載荷譜的計算過程是由計算機來完成的，并利用電液伺服系統(tǒng)的標準指令對過程進行控制，在這之后，無論車體進行何種類型的運動，負載模擬器都能都能依據(jù)載荷譜具有的精度要求對車體進行加載實驗，這就要求控制系統(tǒng)要具備很大的魯棒性。

5 結(jié)語

本篇文章對液壓器的在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計思想進行了分析，并對該控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及應(yīng)用的基本原理進行了探討，從而建立了有關(guān)力學(xué)輸出的數(shù)學(xué)模型，并對 模擬器的在實驗系統(tǒng)上的設(shè)計過程以及算法進行了詳細介紹。在進行實際的加載實驗之后，對液壓負載模擬器的性能進行了總體上的檢驗。在檢驗之后，我們可以發(fā)現(xiàn)，將虛擬器和液壓伺服器進行結(jié)合并在模擬器上進行使用之后，其具有的頁面性能變得十分優(yōu)越，且動作的精度也得到了提升，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 王洪濤，張進秋，畢占東，等.盤形縫隙式雙筒MRD阻尼力模型與分析[J].機械工程學(xué)報，2010（18）.

[2] 聶彥鑫，李孟良，過學(xué)迅，等.基于諧波疊加法的路面不平度重構(gòu)[J].汽車科技，2009（4）.

[3] 張振華，董明明.自由度車輛懸架線性模型最佳阻尼比的解析分析[J].北京理工大學(xué)學(xué)報，2008（12）.endprint