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附录1 外文翻译 减震器的高频第一原理模型及其伺服液压试验机 作者：Damian Stawik摘要The aim of this paper is to present the model of a complete system,consisting of a本文的目的是提出一个完整的系统模型，包括一个可变阻尼减振器和一个专门的伺服液压试验机，用于评估经减震器处理后的振动水平。这种评价在汽车行业，作为一种替代车辆实际震动状况的测试，用于研究减振器的性能。这些测试的目的是量化减震器消除由道路产生的中、高振动的能力，通过悬挂装置，在车体上建立第一原理的非线性模型，推导并验证了实验室试验允许条件的结果的再现。它还提供了关于减振器动力学之间的相互作用的结构振动方面理解，其基本成分（例如伺服阀系统），安装元件，和液压制动器。该模型能在很宽的工作范围捕捉重要的动力特性，但只有模型本身中等复杂。该模型已被证明是能满足定性和定量分析基于地准确进行的验证工作，为整个频率范围，即0700HZ，本研究能满足工程中对于开发一种用于高频减振器优化设计的仿真工具的要求。关键词：减震器 液压执行机构 伺服阀 震动1、 模型简介一个减振器的车辆悬架的工作角色，在某种意义上是矛盾的。首先，理想的减震器应保证良好的道路操控性，其次，它必须考虑到耐久性，第三，发出的噪声和振动应尽可能小功率，最后，它应保证旅客的舒适度。噪音是土地结构力振动的声音效果，它的大小已经成为减振器制造商作为产品设计和优化活动的重要指标。本系统由于计算机控制的可变阻尼系统的出现而凸显其重要性，现在已经在乘用车市场推出。本系统能将阻尼转化为检测道路轮廓和驱动输入（制动和转向系统）的函数。在优化噪声和震动时本系统需要更多的工作，因为阻尼力会随着道路变化而变化，这种效果是传统减震器所不具备的。噪声和振动的评价是整车在公路和实验室条件下进行的。然而，在实验室条件下也经常进行复杂孤立的系统的测试，比如悬架或减震器的测试。这种试验方法能够排除车身的影响，因此，试验条件可以更精确地控制。实验室环境下可以比真实环境更好地反复模拟。它也更容易模拟典型道路演习和测量某些信号，如轮胎力，或使用特殊的测量设备。另一方面，基于实验室的测试可以降低成本，而且节省时间。振动试验在液压伺服试验机上进行，可以更好地量化和排列出经过减震器减震后的振动的强度。可以将测量结果与主观评价结合起来，确定目标水平以于产品说明书中。麦克风和加速度计测量已经用于在实验室中。麦克风是用来捕获减震器在消声室中产生的声压，而加速度计用来测量从减震器杆传播到伺服液压测试仪主要支撑框架顶部的震动。本文讨论的减振器振动评价方法采用伺服液压试验机使随机激励的传递范围在030Hz以内，并使得测量活塞杆的加速度在01000hz的更大范围内.这个过程需要非常先进的仿真数学模型，本文先暂不不考虑。在读本文之前有必要先了解减震器的振动及其传输机制，并讨论可听到噪声的产生衰减对减振器质量的影响。本文把主要重点放在通过机电液压系统对振动传递路径进行数学描述。该系统由液压伺服试验机和装备了可以传送车身下的道路条件的结构的可变阻尼减震器组成。可变阻尼减震器根据放在车体上传感器的回应允许阻尼的变化，当然在需要的时候也可提供一个平稳和牢固的悬挂。本文提出模型的体系结构，并简要介绍了模型中的每个组件。这里所描述的模拟的目的主要是在视觉上定性的观察到模拟振动的现象，并在模型开发过程的后期阶段允许其相关的影响可忽略不计，仿真结果的应用范围可延伸到多变量敏感性分析，测量数据的分析和模型驱动的设计，极大地方便了促进了应用领域的进步。该模型在查找表的形式上提供了第一原理方程和数据驱动差值公式形结合的方法的形式，比如阀的系统特性。考虑液压阻尼器（图 1）的类型是由组成的四个分室，两个变量卷 (反弹和压缩分庭) 还有的固定卷三管类型 （第三管和储备分庭）。各分室由流量限制 (孔和阀) 连接。活塞运动被迫移动里面的压缩和回弹室，被形成作为一个圆筒，压差建立跨活塞和部队限制设在活塞、 缸头，并且从回弹室的第三个分室内流动的液体。本系统存在缺点是，即需要完整的覆盖操作条件和无法推断整个范围内处理多个数据集最佳拟合曲线的操作条件范围以外的被测量的数据。本文的其余内容分为四个部分。2部分和3部分分别论述的减振器模型和液压伺服试验机，而第四部分说明和讨论了这些模型的校准和验证的静态和动态特性。最后，5部分提出论文的概要。2、 阻尼减震器的模型图1 可变阻尼减振器的工作原理考虑液压阻尼器 （图 1） 的类型是由组成的四个分庭，两个变量卷 (反弹和压缩分庭) 还有的固定卷三管类型 （第三管和储备分庭）。各分庭由流量限制 (孔和阀) 连接。活塞运动被迫移动里面的压缩和反弹庭，被形成作为一个圆筒，压差建立跨活塞和部队限制设在活塞、 缸结束程序集，并且从反弹分庭的第三个分庭内流动的液体。活塞的行动转移杆储备室周围的液体，通过三管腔和外部阀，这是电流基活性调节液压(伺服阀技术)。吩咐当前外部阀比例增加流量限制。 储备室部分充液(石油)和部分填充气体(氮)。结合压缩和回弹腔容积活塞运动期间更改金额相当于插入，或撤回，杆卷。油箱被转移到外部入口阀，在活塞运动期间，反弹的方向。储备室对外出口阀连接。 接下来，从后备箱的油转移到通过气缸端组件位于底部的加压舱的加压舱。两种类型的阀门，摄入量阀和被动阀，采用变阻尼减振器，使液流从压缩室反弹，从压缩室的反弹.2.2 相关的研究调查工作常规和可变阻尼减震器模型在文献中得到了广泛应用。先进的理论和实践的观点是由迪克森，包括在市场的最新技术，即主动、半主动悬架系统的减震器。其他的引用都集中在选定建模实验验证工作。传统的减震器的第一性原理的动态模型，讨论了郎在他的早期作品。实验结果证实了模型的适用性的假设，提供准确的有限频率高达20赫兹的激励信号的响应。一个类似的模型是创建一个单管减震器吸收器包括第一原理阀系统动态模型。第一原理模型进行开发理解和减少活塞-杆的自激振动的影响。该模型是可测量的相关数据，包括与改良建设活塞-杆装配实验。旨在优化减振器高频动态行为模型是由克鲁斯。在另一方面，雅维瑞阻尼减振器模型，提出了奎植、同信提高在给定负载力范围内的响应时间。这些模型都倾向于有效期为1一个特定的减震器配置。他们使用的系统识别方法调整使用基于操作力位移特性的半物理阀系统模型参数集。其他的工作是由杨和萨克拉门托和该等人进行的。组件模型，特别是阀系统，是由拜尔和俊泰和李秉宪。杨。他们采用了先进的测量和验证方法，配备了激光和压力传感器的测量装置。2.3 流模型 控制液压系统的行为方程可以配制使用（I）的体积或质量流量（II）。在这两种情况下，均应用质量守恒定律。该定律规定，所有的质量流量为控制量等于所有的质量流量的控制量和控制范围内的质量变化率的增加量，如下： （1）其中M，R，V代表控制体积流体的质量，密度和体积。若假定在控制体积流体密度不变assumed to be constant throughout the control volume,then Eq. (1)simplifies as follows:，则式（1）简化如下： （2）q代表体积流量。加入流体体模量K后，上述方程变为： （3） 对方程（1）（3）的右边第一个公式表示当体积膨胀或收缩时不可压缩流体的变化，例如，活塞杆组件相对于管。在方程（1）和（3）右边第二个公式是当体积的压力的变化时可压缩流体的变化公式。（3）表明，油的密度显着影响油腔的压力，但通过阀门或限流阀的流量忽略这一变化。通过参考文献 3 可以证明恒定密度的假设，因为，例如，当考虑最大差pressure load of 15 MPa across the valve assembly,the oil density changes by 1%,while for a load of 5 MPa,the change in density is smaller than 0.35% 3. The change indensity affects the flow rate proportionally to the root square of the inverse density value.15 MPa的阀组件，压力负荷，1%油密度的变化，而载荷为5 MPa，密度的变化小于0.35% 。变化强度影响的流量比例为逆密度值的平方根。 2.4节中介绍的一种减震器模型，是经过大量质量流量模型与体积流量模型的对比产生的。本文认为该模型的制定有利于促进油表面暴露于在储备室空气中的油气乳液模型的多筒式减震器的发展。由于气体组分溶解在油中，油性质变化对于乳液模型存在显著影响（如批量模块），因而该模型假设恒定的油温度。 由于自乳化的影响可以忽略不计，因而在3节中介绍的伺服液压试验台模型采用体积流量模型。考虑到液压伺服安装配有蓄电池提供石油和天然气体积的使用弹性膜片之间的分离，因而，油液性质被假定为不会受到油中气体成分的存在和在油体模量显著变化的影响。该模型假设恒定的油温度。3、 伺服液压测试仪模型 3.1 运行原理伺服液压机装有位于地面的半消声室和位于地下室的液压执行器。这种特殊的结构是用于噪声与振动测试，但是，只有振动测试是在本文考虑的范围。伺服液压试验机的控制器适用于任意电压波形的控制油流到液压制动器的伺服阀。液压制动器跟随着控制器设置的参考电压波形，反映液压执行器的杆的预期位置。机械运动是通过金属支撑杆转移到减振器的外底部。减振器的杆顶部连接到固定到框架支撑结构上部的安装元件。半消声室悬挂在连接到框架的隔振器上，避免与周围环境的相互作用。供油系统坐落在一个单独的房间，防止噪音，振动的影响，并在试验时保持恒温。液压制动器（图2）是由一个280的杆能为杆提供16千牛的力。最大行程为250毫米，可达到的最大速度2米/秒的力的载荷不超过6千牛。液压伺服系统的主要组成部分是一个装配有位于活塞-杆处集成的位移传感器的液压致动器（IST-Schenk PL16）和公称流量为38升/分钟的伺服阀（MOOG G761）。图2 液压致动器组件：（1）机油压力供应管路连接，（2）HCM 250液压控制模块，（3）MOOG G761伺服阀，（4）供应线的蓄压器，（5）供应线回油蓄能器，（6）嵌入式LVDT位移传感器图3 MOOG G761伺服阀和连接到左边的阻尼节流阀块 该致动器在油液通过驱动器室处配备阻尼节流阀（图3）。这种旁路的重要功能是为液压制动器提供一个小阻尼和通过调节节流阀降低油的共振峰幅度。 测试环境的特定的模型是在下面的小节描述。一般来说，伺服液压试验台的集总参数模型包括一个伺服阀的二阶模型，对液压制动器的三阶模型，在固定支架二阶模型，和PID-FF控制器的四阶模型。4、 验证结果的讨论4.1 液压伺服试验机的模型验证 本节将展示在Simulink环境下的伺服液压试验台模型的动态验证结果，被调谐使用试验和错误的过程修正的阻尼和刚度系数的力学模型。验证测量一种粉红噪声激励信号进行的（图4）。窄带粉红噪声信号的最大峰值的振幅为10毫米，是用来激发一个类似的道路条件的范围在01000赫兹的宽频带振动的减振器，在实际范围内的噪声通常被限制到500赫兹。响应信号测量杆的液压执行器没有安装减震器，而使用一个加速度计。全频率范围在图5显示如何模型捕获高频该试验台结构的振动，这也是与液压系统的非线性的较低频率范围相关。 该模型的性能通过一个情节视觉检测系统，和皮尔森积矩相关系数获得的测量值和模拟曲线值来评价。其结果为，在01千赫范围内，相关性精度评价系数为0.94。 液压伺服试验台在模拟中使用的参数在表1中给出，而数据处理参数在表2和表3给出了。一个液压制动器器的共振影响的功率谱在80120赫兹。如果关闭节流阀这个频率范围内的振幅是显着较高的。如果节流阀是适度的打开，液压致动器的腔之间的泄漏流QAB较高和制动器在瞬态条件（更多的液压阻尼力）下工作更顺利。图6显示的在调整过程中，导致在液压致动器的频率响应水平显著降低。图4 一个粉红噪声激励信号的功率谱图5 模拟和实测的适度打开节流阀的液压制动器加速度响应图6 测量液压执行器在节流阀开，中间，闭合三个位置的加速度响应5、 总结 本论文制定，推导，验证的模型，能够针对伺服液压试验机和减振器参数对减振器评价试验结果的影响进行研究。液压伺服试验机对最终试验结果有重要影响重要因素。因此，伺服液压试验台派生的第一原理模型反映了测试工程师在实验室中用到的所有重要操作设施。例如，在旁路增加了起稳流作用的液压制动器，能够提供所需阻尼的液压伺服系统，此外还有减少了工作中液压制动器的共振频率范围的影响。另一方面，包括油乳化作用的减震器模型为减震器的设计和快速成型优化提供了借鉴和参考。整个模型提供了一种从液压制动器（激励），通过减震器的底部到活塞-杆组件，最后到顶部（响应）这一过程的数学模型描述。对模型进行的敏感性分析提高了对系统的认识，为调整减震器的结构参数和操作参数提供了指导方针。如果是由它产生有害的力量的过程是已知的，然后修改机制可能导致更少的激励在可听频率，产生较低的振动水平。实验和仿真实验表明，调整试验台参数的关键是，（I）旁路（可控泄漏）执行器液压室之间的流动，（II）固定工具的质量/刚度，和（III）PID设置。可变阻尼减振器和试验台系统的组合模型已被证明在工作需要的频率范围（0700赫兹）是定性和定量准确的。该模型产生的加速度信号的功率谱的频率与实验观察相比较为接近。附录2 外文原文
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