本實用新型涉及一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺，屬于實驗臺領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

懸架系統(tǒng)是車輛的重要組成部分。隨著科技的發(fā)展及控制技術(shù)的不斷進步，傳統(tǒng)的商用車鋼板彈簧式懸架系統(tǒng)由于其參數(shù)不可改變，制約了懸架系統(tǒng)作用的發(fā)揮，而電控空氣懸架系統(tǒng)因為參數(shù)可調(diào)，可實現(xiàn)各工況下的性能最優(yōu)，并且符合未來汽車低碳化、輕量化、智能化、個性化的發(fā)展趨勢，從而成為研究熱門和趨勢。

商用車電控空氣懸架系統(tǒng)(ECAS)仿真試驗平臺對于汽車先進電控技術(shù)的研究具有重要的理論與實際意義，可以用于開發(fā)ECAS系統(tǒng)控制策略、驗證故障診斷及容錯功能，并結(jié)合實時動力學軟件進行整車的ECAS系統(tǒng)開發(fā)及實驗臺匹配，能夠極大縮短開發(fā)周期，提升企業(yè)研發(fā)能力。

目前存在多種關(guān)于懸架系統(tǒng)的實驗臺，但是現(xiàn)行的懸架系統(tǒng)實驗臺主要為傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)實驗臺和教學演示用實驗臺，還沒有一種專門用于商用車輛電控空氣懸架產(chǎn)品研發(fā)及測試用實驗臺。

中國專利公布(告)號為CN103308327A，公布(告)日為2013.09.18，實用新型名稱為“懸架部件在環(huán)實時仿真試驗系統(tǒng)”，申請?zhí)枮?01210057269.4，申請人為長春孔輝汽車科技有限公司。該專利利用整車動力學模型，對懸架部件在環(huán)仿真實時系統(tǒng)和懸架部件實物進行閉環(huán)實時仿真系統(tǒng)的搭建，但是該試驗系統(tǒng)針對的是乘用車懸架系統(tǒng)，并且不適合于空氣懸架系統(tǒng)。

中國專利公布(告)號為CN103456229A，公布(告)日為2013.12.18，實用新型名稱為“一種電控空氣懸架實驗臺”，申請?zhí)枮?01310461279.9，申 請人為江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院。該專利采用原車電控空氣懸架配件作為實驗臺搭建基礎(chǔ)，具有動態(tài)演示功能、顯示功能、檢測功能和故障設(shè)置功能，但是該實驗臺主要用于教學演示使用，不具備實時仿真平臺，且無整車動力學模型，因此不能實時進行控制策略的驗證及關(guān)鍵部件的測試。

中國專利公布(告)號為CN104537943A，公布(告)日為2015.04.22，實用新型名稱為“汽車空氣懸掛系統(tǒng)實驗臺”，申請?zhí)枮?01410840815.0，申請人為蘇州龍聯(lián)儀器科技有限公司。該專利通過高度控制閥調(diào)節(jié)懸架高度，完成對空氣懸架高度和減振器硬度的調(diào)節(jié)，從而真實演示汽車空氣懸架系統(tǒng)的工作過程，同樣此專利也是為了實現(xiàn)演示作用，并不能進行實際控制策略的驗證及部件測試。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺，能夠提供一種對商用車輛電控空氣懸架系統(tǒng)進行部件性能測試的仿真實驗臺。

本實用新型提供的技術(shù)方案為：

一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺，包括：

加載振動系統(tǒng)，包括底座，連接在底座上的支撐筒，以及固定在支撐筒頂端的上支撐板；

四個支撐桿，其下端固定在所述底座的上端平面上，上端固定在實驗臺頂端的上蓋板上；

空氣彈簧，其一端與所述上蓋板固定連接，另一端與彈簧升降裝置連接，所述彈簧升降裝置與固定在所述上支撐板上的空氣彈簧支座連接；

減震器，其與所述空氣彈簧平行設(shè)置，其下端與固定在所述上支撐板上的減震器支座連接，上端與所述上蓋板固定連接；

高度傳感器，其設(shè)置在所述上蓋板與所述上支撐板之間，能夠測量所述空氣彈簧升降的高度。

優(yōu)選的是，所述加載振動系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有位移載荷傳感器，其一端固定在所述上支撐板的下方。

優(yōu)選的是，所述加載振動系統(tǒng)內(nèi)部還包括液壓作動器，其一端連接在所 述位移載荷傳感器的底部，能夠設(shè)置所述液壓作動器變量，實現(xiàn)懸架系統(tǒng)下方的位移變化。

優(yōu)選的是，所述四個支撐桿上端分別安裝有套筒，通過螺栓與所述上蓋板連接。

優(yōu)選的是，所述實驗臺還包括測控系統(tǒng)，其與所述空氣彈簧、減震器和所述高度傳感器、加載振動系統(tǒng)分別連接，能夠設(shè)置和傳遞命令信號，實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的是，所述測控系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠處理實驗臺系統(tǒng)的振動信號。

本實用新型所述的有益效果：該實驗臺是為了進行商用車輛空氣懸架控制策略的驗證及進行空氣彈簧、減震器和電磁閥的性能測試而搭建的；結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，使用方便，利用該平臺進行試驗測試，縮短了開發(fā)周期，降低了研發(fā)成本，同時避免了一些極限工況下的危險性。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺；

圖2為本實用新型所述的一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺；

圖3為本實用新型所述的一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺空氣懸架布置及裝夾機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實用新型所述的一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺模擬系統(tǒng)簡圖；

圖5為高度調(diào)節(jié)中模擬實車下降/上升的高度變化曲線圖；

圖6為高度調(diào)節(jié)中模擬高度Ⅱ/高度Ⅰ的高度變化曲線圖；

圖7為高度調(diào)節(jié)中模擬側(cè)跪時高度變化曲線圖；

圖8為跟蹤控制中施加載荷時高度調(diào)節(jié)曲線圖；

圖9為跟蹤控制中小范圍激勵時高度調(diào)節(jié)曲線圖；

圖10為跟蹤控制中大范圍激勵時高度調(diào)節(jié)曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1-10所示，本實用新型提供了一種商用車輛電控空氣懸架仿真實驗臺，包括：主機及顯示系統(tǒng)100，目標機200，模擬系統(tǒng)300，執(zhí)行系統(tǒng)400，控制器500。

執(zhí)行系統(tǒng)400包括加載振動系統(tǒng)和空氣懸架系統(tǒng)，加載振動系統(tǒng)包括底座440，其水平放置在地面上，支撐筒連接在底座440上，直徑小于底座440，并與底座440同軸，支撐筒頂端面上固定有上支撐板460。四個支撐桿470的下端固定在底座440上，上端通過套筒471與實驗臺頂端的上蓋板450通過螺紋螺母連接。

支撐裝置設(shè)置在上支撐板460上，包括彈簧支撐架底座432，其與下支撐板460通過彈簧支撐架底座緊固螺栓433固定連接，彈簧支撐架升降臺431通過螺紋與彈簧支撐架底座432連接，減震器支撐架421設(shè)置在彈簧支撐架底座432的一側(cè)，下端與下支撐板460通過緊固螺栓連接。

空氣懸架系統(tǒng)固定在加載振動系統(tǒng)上，包括：空氣彈簧430，其上端通過空氣彈簧緊固螺母434與上蓋板450固定連接，下端與彈簧支撐架升降臺431連接；設(shè)置在空氣彈簧430一側(cè)并與其平行的減震器420，上端通過減震器緊固螺母422與上蓋板450連接，下端與減震器支撐架421連接，高度傳感器410連接在上蓋板450與上支撐板460之間。電磁閥480一端與供氣機構(gòu)連接，另一端與空氣彈簧430連接，供氣機構(gòu)包括儲氣筒481和空氣壓縮機482，供氣機構(gòu)與電磁閥480和空氣彈簧430之間形成氣路，帶動空氣彈簧430升降。高度傳感器410設(shè)置在上蓋板450與上支撐板460之間，能夠測量空氣彈簧升降的高度。

加載振動系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有位移載荷傳感器441，其一端固定在上支撐板460上，液壓作動器442的一端連接在位移載荷傳感器441的底部，能夠設(shè)置液壓作動器變量，實現(xiàn)懸架系統(tǒng)下方的位移變化。

執(zhí)行系統(tǒng)400共包括兩條路線，其一為油路，其二為氣路；油路為從油源445到液壓作動器442；氣路從空氣壓縮機482到儲氣筒481的進氣口，從儲氣筒481的出氣口到電磁閥480的中央進氣口，從電磁閥480的的出氣 孔到空氣彈簧430的進氣口。

測控系統(tǒng)包括主機及顯示系統(tǒng)100和目標機200，測控系統(tǒng)與空氣彈簧430、減震器420、高度傳感器410、加載振動系統(tǒng)分別連接，能夠設(shè)置和傳遞命令信號，實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)。目標機200與空氣懸架系統(tǒng)連接。在主機及顯示系統(tǒng)100中，在主機110中建立整車模塊111和空氣懸架模塊112。

顯示系統(tǒng)120包括在顯示系統(tǒng)上水平設(shè)置的主機顯示屏121，設(shè)置在主機顯示屏121一側(cè)的控制柜顯示屏122以及設(shè)置在顯示系統(tǒng)120下部右側(cè)的指示燈123。主機顯示屏121用來進行指令輸入和觀察所需數(shù)值曲線，作為一種優(yōu)選，本實用新型中指令輸入包括點火信號、開關(guān)信號、制動信號、轉(zhuǎn)向信號和車速信號；控制柜顯示屏122用來顯示加載振動系統(tǒng)的工作載荷、位移和溫度等；指示燈123用來顯示當前工作狀態(tài)，并在必要時用于故障診斷。

目標機200為實時仿真模擬平臺，能夠通過網(wǎng)絡(luò)與主機110相互連接，并通過網(wǎng)絡(luò)下載主機110中的整車模塊111和空氣懸架模塊112，進行運行，目標機200中還設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換模塊210和D/A轉(zhuǎn)換模塊220，實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬量信號的相互轉(zhuǎn)換，點火信號、開關(guān)信號、制動信號、轉(zhuǎn)向信號和車速信號經(jīng)由目標機200通過D/A轉(zhuǎn)換模塊220發(fā)送到控制器中500中。

目標機200的一端與控制器500連接，控制器500接收到點火信號、開關(guān)信號、制動信號、轉(zhuǎn)向信號和車速信號后，對這些信號進行處理，并結(jié)合自身內(nèi)部程序決策出控制信號，發(fā)送給執(zhí)行系統(tǒng)400的電磁閥480和指示燈123，電磁閥480接收到控制信號后控制閥口的開啟/關(guān)閉，進而控制空氣彈簧430進行充氣和放氣，從而實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)。

目標機200同時將模擬控制信號輸出給模擬系統(tǒng)300，主機110設(shè)置路譜信號，發(fā)送給整車模型，整車模型在此路譜上跑，通過空氣懸架模型測量懸架下端位移變化量，再將此變化信號輸出到伺服加載系統(tǒng)440的控制柜444中，控制液壓作動器442進行加載，位移控制伺服加載系統(tǒng)440中位移及載荷傳感器441的信號連同高度傳感器410的信號通過A/D轉(zhuǎn)換模塊210輸送到目標機中200中，進而輸送到顯示系統(tǒng)120上。

在測控系統(tǒng)中，還設(shè)置有處理系統(tǒng)，能夠處理實驗臺系統(tǒng)的振動信號， 保證傳遞過程中振動信號的精度。

在工作時，由主機100設(shè)置點火信號、開關(guān)信號、制動信號、轉(zhuǎn)向信號和車速信號，主機100設(shè)置完成的信號與整車模塊111、空氣懸架模塊112通過網(wǎng)線發(fā)送到目標機中，其中，整車模型和空氣懸架模型在目標機中運行，點火信號、開關(guān)信號、制動信號、轉(zhuǎn)向信號和車速信號經(jīng)由目標機200通過D/A轉(zhuǎn)換模塊220發(fā)送到控制器500中，控制器500接收到點火信號、開關(guān)信號、制動信號、轉(zhuǎn)向信號和車速信號后，對這些信號進行處理，并結(jié)合自身內(nèi)部程序決策出控制信號發(fā)送給電磁閥480和指示燈123。電磁閥480接收到控制信號后控制閥口的開啟/關(guān)閉，進而控制空氣彈簧430進行充放氣，從而實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)。

目標機200同時將模擬信號輸出給模擬系統(tǒng)300，高度傳感器410信號模擬系統(tǒng)300的高度傳感器信號共同通過A/D轉(zhuǎn)換模塊210返回到目標機200中，實現(xiàn)閉環(huán)控制；主機中設(shè)置路譜信號，發(fā)送給整車模型，整車模型在此路譜上跑，通過空氣懸架模型測量懸架下端位移變化量，再將此變化信號輸出到伺服加載系統(tǒng)440的控制柜444中，控制液壓作動器442進行加載，位移控制伺服加載系統(tǒng)440中位移及載荷傳感器441的信號連同高度傳感器410的信號通過A/D轉(zhuǎn)換模塊210輸送到目標機中200中，進而輸送到顯示系統(tǒng)120上。用于實驗人員觀看和記錄數(shù)據(jù)。

實施例1

高度調(diào)節(jié)(靜態(tài)按鈕控制)，模擬實車控制面板上按鈕，驗證控制器控制程序的正確性，包括如下步驟：

1、實驗臺準備：將儲氣筒充氣，將液壓作動器和油源作為液壓激振臺并進行準備，汽車懸架系統(tǒng)與測控系統(tǒng)連接；控制器與電磁閥的中央閥與出氣閥連接，控制器與第一高度傳感器連接；

2、打開顯示系統(tǒng)中液壓作動器的操作界面，調(diào)節(jié)到試驗初始高度后，切換到壓力調(diào)節(jié)，并進行保持，準備實驗；

工況1：如圖5所示，從開始位置，高度在20mm處，將復位/鎖止開關(guān)處于鎖止位置，按下下降開關(guān)，下降高度到-20mm，觀察曲線變化；再按下上升開關(guān)，上升到初始位置20mm處，觀察曲線變化；

工況2：如圖6所示，將初始高度設(shè)置為-30mm，然后將復位/鎖止開關(guān)處于復位位置，高度回復到高度2，將復位/鎖止開關(guān)處于鎖止位置，按下高度1開關(guān)使彈簧高度到50mm，觀察曲線變化。

工況3，如圖7所示，將復位/鎖止開關(guān)處于鎖止位置，按下側(cè)跪開關(guān)，并保持，觀察曲線變化。

實施例2

跟蹤控制(動態(tài)自動控制)，驗證高度保持功能，當空氣彈簧載荷發(fā)生變化時，驗證控制器對空氣彈簧跟蹤控制程序的正確性。

試驗步驟：

1、實驗臺準備：液壓激振臺進行準備，儲氣筒充氣，汽車懸架系統(tǒng)與測控系統(tǒng)連接；控制器與電磁閥的中央閥與出氣閥連接，控制器與第一高度傳感器連接；(高度量程：-84mm～+40mm)；

2、打開測控系統(tǒng)中液壓作動器的控制界面，調(diào)節(jié)到試驗初始高度后，切換到壓力調(diào)節(jié)，并保持；

3、通過程序由控制器給定跟蹤控制高度，根據(jù)跟蹤控制高度調(diào)整液壓作動器保持該跟蹤位置處壓力平衡；

工況1如圖8，改變激振臺下方供給壓力，模擬實車載荷變化，當施加載荷使空氣彈簧超過誤差范圍并維持6s后，自動給空氣彈簧充氣維持在跟蹤控制高度范圍內(nèi)。

工況2，通過激振臺，提供給空氣彈簧正弦變化壓力，模擬路面激勵。

1)如圖9所示，當發(fā)出連續(xù)的路面激勵時，空氣彈簧高度未超過調(diào)節(jié)范圍時，控制器對空氣彈簧無控制。

2)如圖10所示，當激勵使得空氣彈簧高度超處調(diào)節(jié)范圍并持續(xù)超過6S后，控制器控制空氣彈簧使高度維持在給定的跟蹤控制高度范圍內(nèi)。

盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。