车辆悬挂系统液压负载模拟器设计

王芹

摘 要：为了对车辆的悬挂系统的性能进行检验，对车辆的悬挂系统中的负载模拟器进行了设计，并因此建立出了相应的数学模型。并在基于LabVIEWde 软件平台上开发出了用于虚拟仪器的相关实验系统，该系统因而可以就各种车辆的需要进行跟踪性的设计，从而证明了系统具有的稳定性以及精度性。

关键词：车辆悬挂系统 液压负载模拟器 设计

中图分类号：TH137 文献标志码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0046-01

车辆悬挂系统被称作车桥和车架之间进行连接的设备总称。为了对车辆的研究进行地更加方便，车辆悬挂系统要在经过专门的加载实验之后才能进行验证。另外，车辆悬挂系统性能的检验还是提高其悬挂性能的有效手段。其中，电液伺服系统具有控制精度高、反应速度快等特性，在车辆悬挂系统中进行应用，可以实现对任意任务进行加载的目的。

1 对负载模拟器在总体上进行设计

车辆悬挂式的液压负载系统是一种被动式的加载系统，在对车辆的加载过程中，加载力可以看做是在加载对象上的函数。其中负载模拟器属于电液力伺服系统，可以在计算机的控制下进行工作。车辆悬挂系统对力的输出过程也是一种具有很强干扰性的系统，能对车辆的跟踪精度产生影响，从而在一定程度上增加了进行设计的难度。

于此同时，负载模拟器是针对车体的1/4进行设计的，因而可能会忽略车体具有的转动性，因而针对车辆控制器的研究，同样具有一定的代表性。负载模拟器是由计算机控制系统、机械台体以及液压系统等组成的，负载模拟器的总体结构示意图如图1所示。其中的机械系统包括了下质量块、上质量块、车轮以及工作液压缸等部分，这两个质量块分别表示了车体悬架上下车体部件具有的质量。液压系统其中主要包括了伺服阀、压油源以及加载缸三部分。液压伺服系统因受到加载控制信号的控制，可以按照标准的载荷谱为悬挂系统进行加载设计，并能对道路中的起伏信号进行模仿。

图1负载模拟器的总体结构示意图

2 负载模拟器控制系统的设计

负载模拟器进行控制的系统是由计算机来进行控制的，控制的系统如图2所示，图中的三个位移传感器是对上质量块、托板位移以及下质量块等进行测量的，其中位移传感器可以选择FT11G类型的大量程式的传感器，其中量程偏差在5 mm之内，精度要求为0.1%，进行输出的信号为音频式的信号，经过类型为FT5321的调制器进行解调处理之后，可以输出10 V内的直流电压。例外，要采用TK E1B02CMV型的压力传感器对液压缸内的油压进行测定，测量仪器的量程为20 MPa，对精度的要求为0.6%，可以输出4～20 mA的电流，再经过模拟通道进行转换，使之变为10 V的直流电压进行输出，然后再经伺服放大器对输出的电流进行控制。加载液压缸内的压力值可以通过压力传感器对电路进行转换处理，进而形成具有加载性的有关控制闭环系统。三个位移传感器进行测量的结果最后分别输出到相应的实验系统中，进行相应的记录、存储和详细分析。

图2 控制系统原理图

3 对液压负载模拟器建立的数学模型

液压加载系统常常采用一种具有非对称式的液压缸当做其进行执行的系统。这种类型的系统具有的传递模型是一种四阶的函数模型，但在总体结构大致相同的条件下进行设计时，对称式的液压缸具有的传递模型是一种三阶式的函数模型。通过对其两者的函数曲线进行分析比较，发现他们具有很多的相似性。

4 对加载控制系统进行设计

4.1 基于LabVIEW的实验系统

美国的NI公司开发出来的LabVIEW系统，其能使计算机在控制中的作用得到充分体现。而且它并不被信号的检测过程所限制，并能对一些连续过程进行控制，进行控制的页面如图3所示。

4.2 对负载模拟器的加载实验

车辆加载系统的功能是对被加载的对象进行受力情况的加载实验。作为电压伺服加载式的系统，最主要的是要能产生进行载荷的有关时间历程，也就是载荷谱，在这之中的载荷谱上应该具有不同种类的路况信息。载荷谱的计算过程是由计算机来完成的，并利用电液伺服系统的标准指令对过程进行控制，在这之后，无论车体进行何种类型的运动，负载模拟器都能都能依据载荷谱具有的精度要求对车体进行加载实验，这就要求控制系统要具备很大的鲁棒性。

5 结语

本篇文章对液压器的在结构上的设计思想进行了分析，并对该控制系统的构成以及应用的基本原理进行了探讨，从而建立了有关力学输出的数学模型，并对 模拟器的在实验系统上的设计过程以及算法进行了详细介绍。在进行实际的加载实验之后，对液压负载模拟器的性能进行了总体上的检验。在检验之后，我们可以发现，将虚拟器和液压伺服器进行结合并在模拟器上进行使用之后，其具有的页面性能变得十分优越，且动作的精度也得到了提升，具有十分广阔的应用前景。

参考文献

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