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馈能型半主动悬架控制及储能系统的设计与试验研究
| 论文题名： | 馈能型半主动悬架控制及储能系统的设计与试验研究 |
| 关键词： | 半主动悬架控制;硬件电路设计;DC_DC变换器;超级电容模式切换;储能系统;车辆工程 |
| 摘要： | 馈能型半主动悬架能耗低，结构简单，易于实现，既可提升车辆的动力学性能，又可将部分车身的振动能量转化为电能，是研究的热点之一。在传统悬架基础上并联单个直线电机，构建馈能型半主动悬架系统，设计包含DC_DC变换器的半主动悬架控制回路，可进行Buck和Boost两种工作模式的切换，实时调节开关信号的占空比，实现电机绕组电流对参考电流的跟踪控制，得到理想电机电磁阻尼力的输出，达到馈能型悬架半主动控制的目的。将超级电容作为过渡储能装置，与半主动控制回路的输出端相连，经超级电容模式切换电路及稳压充电电路将超级电容中的电能最终储存至车用电池中。论文的主要研究内容如下： 首先，设计了系统的总体方案，基于天棚加地棚的半主动控制策略搭建了悬架单轮模型，在MATLAB中对系统的馈能特性进行了仿真分析，完成了储能装置的初步选型。分析了系统的阻尼特性和半主动控制回路的工作特性，得到了馈能型悬架半主动控制回路工作模式切换规律。 第二，分析了硬件电路的架构，简要叙述了控制系统数据处理单元dSPACE的硬件配置及软件功能。完成了半主动控制及储能系统硬件电路的设计，主要包含：半主动控制回路中电感及电路主体的设计，芯片的选型及拓展电路的设计；超级电容模式切换电路主体的设计及开关管的选型分析；稳压充电电路的设计及原理解析。 第三，将DC_DC变换器应用于悬架系统，仿真分析了超级电容初始端电压对悬架系统馈能效率、动力学性能的影响机理，提出了一种针对馈能型半主动悬架系统的超级电容模式切换的控制策略。仿真结果表明：超级电容模式切换控制策略对悬架的动力学性能无影响，但系统能量回收的效率平均提高了18％。 第四，针对半主动控制回路中电流的控制，设计了一种模糊-PI混合控制器，并基于dSPACE进行了试验验证，试验结果表明：该控制器能够实现电路中实际电流对参考电流的精确跟踪。 最后，在单通道试验台上，针对正弦激励和随机激励两种输入，研究了系统的被动馈能特性。将DC_DC变换器应用于悬架系统，分析了超级电容初始端电压对悬架系统的影响，结果表明，随着超级电容初始端电压的增加悬架的动力学性能无明显变化，超级电容回收能量呈先增大后减小的趋势。 |
| 作者： | 钱金刚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 汪若尘 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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