車輛懸掛系統液壓負載模擬器設計

王芹

摘 要：為了對車輛的懸掛系統的性能進行檢驗，對車輛的懸掛系統中的負載模擬器進行了設計，并因此建立出了相應的數學模型。并在基于LabVIEWde 軟件平臺上開發出了用于虛擬儀器的相關實驗系統，該系統因而可以就各種車輛的需要進行跟蹤性的設計，從而證明了系統具有的穩定性以及精度性。

關鍵詞：車輛懸掛系統 液壓負載模擬器 設計

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

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

1 對負載模擬器在總體上進行設計

車輛懸掛式的液壓負載系統是一種被動式的加載系統，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。其中負載模擬器屬于電液力伺服系統，可以在計算機的控制下進行工作。車輛懸掛系統對力的輸出過程也是一種具有很強干擾性的系統，能對車輛的跟蹤精度產生影響，從而在一定程度上增加了進行設計的難度。

于此同時，負載模擬器是針對車體的1/4進行設計的，因而可能會忽略車體具有的轉動性，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、機械臺體以及液壓系統等組成的，負載模擬器的總體結構示意圖如圖1所示。其中的機械系統包括了下質量塊、上質量塊、車輪以及工作液壓缸等部分，這兩個質量塊分別表示了車體懸架上下車體部件具有的質量。液壓系統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進行加載設計，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構示意圖

2 負載模擬器控制系統的設計

負載模擬器進行控制的系統是由計算機來進行控制的，控制的系統如圖2所示，圖中的三個位移傳感器是對上質量塊、托板位移以及下質量塊等進行測量的，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，精度要求為0.1%，進行輸出的信號為音頻式的信號，經過類型為FT5321的調制器進行解調處理之后，可以輸出10 V內的直流電壓。例外，要采用TK E1B02CMV型的壓力傳感器對液壓缸內的油壓進行測定，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，再經過模擬通道進行轉換，使之變為10 V的直流電壓進行輸出，然后再經伺服放大器對輸出的電流進行控制。加載液壓缸內的壓力值可以通過壓力傳感器對電路進行轉換處理，進而形成具有加載性的有關控制閉環系統。三個位移傳感器進行測量的結果最后分別輸出到相應的實驗系統中，進行相應的記錄、存儲和詳細分析。

圖2 控制系統原理圖

3 對液壓負載模擬器建立的數學模型

液壓加載系統常常采用一種具有非對稱式的液壓缸當做其進行執行的系統。這種類型的系統具有的傳遞模型是一種四階的函數模型，但在總體結構大致相同的條件下進行設計時，對稱式的液壓缸具有的傳遞模型是一種三階式的函數模型。通過對其兩者的函數曲線進行分析比較，發現他們具有很多的相似性。

4 對加載控制系統進行設計

4.1 基于LabVIEW的實驗系統

美國的NI公司開發出來的LabVIEW系統，其能使計算機在控制中的作用得到充分體現。而且它并不被信號的檢測過程所限制，并能對一些連續過程進行控制，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，最主要的是要能產生進行載荷的有關時間歷程，也就是載荷譜，在這之中的載荷譜上應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，這就要求控制系統要具備很大的魯棒性。

5 結語

本篇文章對液壓器的在結構上的設計思想進行了分析，并對該控制系統的構成以及應用的基本原理進行了探討，從而建立了有關力學輸出的數學模型，并對 模擬器的在實驗系統上的設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，我們可以發現，將虛擬器和液壓伺服器進行結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越，且動作的精度也得到了提升，具有十分廣闊的應用前景。

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