Simulation and experimental testing of adaptive suspension damping control depending on the frequency of a sinusoidal kinematic input

• Autorzy: Ślaski G.

Warianty tytułu

PL

Symulacyjne i eksperymentalne badania adaptacyjnego sterowania tłumieniem zawieszenia w zależności od częstotliwości sinusoidalnego wymuszenia kinematycznego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

A concept of adaptive suspension damping control, depending on the frequency of a sinusoidal kinematic input, has been described. This control is based on the relation between the gain function of the suspension system frequency response and the damping rate and input frequency. Due to this relation, the gain function attains its minimum values for either the strongest or the weakest damping, depending on specific input frequency bands. Appropriate changes in the damping level make it possible to obtain a curve representing the minimum gain function values that would be a combination of segments of frequency response gain curves determined for the lowest and highest damping levels available. An idea of this concept, an algorithm of its practical implementation, and results of testing an application of this concept to a mathematical quarter-car suspension model and of using this application to control changes in the damping level of a physical quarter-car suspension model coupled with an electrohydraulic vibrator have been presented. A technical implementation of this control concept revealed considerable importance of the sub-algorithm used to identify the input frequency; a unique solution for the construction of this sub-algorithm has been proposed. The results obtained from the tests carried out have confirmed the control concept adopted to be reasonable. The research works carried out have revealed detailed problem areas related to choosing in practice the control criterion that would influence the selection of the damping switching points.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję adaptacyjnego sterowania tłumieniem w zawieszeniu, którego celem jest minimalizacja funkcji wzmocnienia zawieszenia w zależności od częstotliwości sinusoidalnego wymuszenia kinematycznego. Sterowanie to oparte jest na zależności przebiegu funkcji wzmocnienia odpowiedzi układu zawieszenia od wartości tłumienia oraz częstotliwości wymuszenia. Relacja ta powoduje, że w zależności od przedziałów częstotliwości wymuszenia, wartości funkcji wzmocnienia osiągają swoje najmniejsze wartości raz dla tłumienia największego, a raz dla najmniejszego. Odpowiednia zmiana poziomu tłumienia pozwala uzyskać minimum przebiegu funkcji wzmocnienia łączącego jej fragmenty dla najmniejszego i największego dostępnego poziomu tłumienia. W artykule przedstawiono ideę omawianej koncepcji, algorytm jej praktycznej realizacji oraz wyniki badań jego zastosowania w modelu matematycznym zawieszenia ćwiartki samochodu oraz wykorzystania go do sterowania zmianą poziomu tłumienia fizycznego modelu zawieszenia ćwiartki samochodu współpracującego z elektrohydraulicznym wzbudnikiem drgań. Techniczna realizacja koncepcji sterowania wykazała istotne znaczenie składowego algorytmu rozpoznawania częstotliwości wymuszenia, dla którego zaproponowano autorskie rozwiązanie. Uzyskane w efekcie przeprowadzonych badań wyniki potwierdzają słuszność przyjętej koncepcji sterowania, a prowadzone prace badawcze ujawniły szczegółowe obszary problemowe związane z aktualnym wyborem kryterium sterowania, wpływającym na dobór punktów przełączania tłumienia.

Słowa kluczowe

EN

dynamics of automotive suspension system; variable-damping control in vehicle suspension system

PL

dynamika zawieszenia samochodu; sterowanie zmiennym tłumieniem w zawieszeniu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 64, nr 2
• Strony: 65--78, 165--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Ślaski G.

• Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] BORKOWSKI W., KONOPKA S, PROCHOWSKI L.: Dynamika maszyn roboczych. Warszawa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1996.
• [2] DIXON J.C.: The Shock Absorber Handbook. Willey, 2007.
• [3] FISCHER D., ISERMANN R.: Mechatronic semi-active and active vehicle suspensions. Control Engineering Practice, Volume 12, Issue 11, November 2004.
• [4] GRZEŚKOWIAK P., ŚLASKI G.: Masy nieresorowane - analiza mas elementów konstrukcyjnych zawieszeń samochodów osobowych. Logistyka, 2011, nr 6, s. 3743 - 3750.
• [5] HEISSING B., ERSOY M.: Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives. W: Chassis Handbook. Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2010.
• [6] HEDRICK J.K., SOHN H.C., HONG K.S.: Semi-Active Control of the Macpherson Suspension System: Hardware- in-the-Loop Simulations. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control MARCH 2002, Vol. 124.
• [7] KARNOPP D.: How significant are transfer function relations and invariant points for a quarter car suspension model. Vehicle System Dynamics, Volume 47, Issue 4, 2009.
• [8] MITSCHKE M.: Dynamika samochodu: drgania. Tom 2. Warszawa, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, 1989.
• [9] SAVARESI S.M. i in.: Semi-Active Suspension Control Design for Vehicles. Oxford, Butterworth-Heinemann Ltd (Elsevier), 2010.
• [10] ŚLASKI G.: Studium projektowania zawieszeń samochodowych o zmiennym tłumieniu. Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Rozprawy, 2012, nr 481.
• [11] ŚLASKI G.: Simulation and experimental investigations of two-state skyhook strategy damping control and problems of its technical implementation. Proceedings of the 8th International Scientific Conference TRANSBALTICA 2013, Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania, s. 192-197.
• [12] ŚLASKI G., PIKOSZ H.: Problem zmienności obciążenia eksploatacyjnego pojazdu w doborze wartości tłumienia w zawieszeniu. Archiwum Motoryzacji, 2010, nr 1.
• [13] ŚLASKI G., PIKOSZ H.: Charakterystyki elementów sprężystych i tłumiących zawieszenia samochodu osobowego oraz zastępcze charakterystyki ich modeli. Logistyka, 2010, nr 2, dod. Logistyka - nauka.
• [14] WILLIAMS R.A.: Automotive active suspensions Part 2: practical considerations. Engineering Centre, Jaguar Cars, Coventry Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D, 1997.