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原文传递越野车电动悬架的设计与控制研究

论文题名：	越野车电动悬架的设计与控制研究
关键词：	越野车;电动悬架;直流无刷电机;电动作动器;行驶平顺性
摘要：	随着时代的发展与进步，人们在追求汽车动力性能的同时，对于汽车的舒适性与操作稳定性的要求也越来越高。车辆悬架是影响汽车舒适性与操作稳定性好坏的重要因素之一，现有的汽车大多数采用的是被动悬架，但由于主动悬架能够主动改善车辆的悬架性能，它的发展将会成为今后汽车技术发展的一个重要方向。　　在目前的主动悬架设计研究中，大多数研究都偏向主动悬架的控制策略研究或者偏向作动器的结构设计研究。由于主动悬架控制策略与作动器两者都是复杂的系统，彼此影响因素很多，所以本文研究内容主要分为两大部分，一方面是针对电动作动器的结构设计与电动作动器作动系统的仿真分析，另一方面是将电动作动系统与主动悬架控制策略相结合的理论研究，从而分析电动悬架的性能特点。　　首先，根据国内外相关文献资料，确定电动主动悬架为重点研究目标，并对其工作原理进行阐述。然后通过悬架系统的主要参数，确定了电动作动器的性能参数以及采用直流无刷电机经减速机构传递，带动滚珠丝杠旋转将旋转运动转化为直线运动，并且能够传递力与位移的传动及结构方案，并画出电动作动器的三维CATIA模型及装配图。接着确定了悬架性能的评价指标，以及随机、阶跃、方波、正弦等路面输入信号的AMESim仿真模型，设置好参数并进行时域仿真。　　其次，将电动作动器作动系统分为六个部分，建立电动作动器作动系统的AMESim模型。通过仿真分析研究作动系统的跟随性及误差值，最后表明:所设计的电动作动器作动系统对于频率小于3Hz、振幅0.05m内的正弦信号和突变时间大于0.12s、振幅0.05m内的随机阶跃信号，系统的响应速度、跟随的准确性都能够满足使用要求。　　最后，通过对天棚阻尼控制、地棚阻尼控制及LQR控制的原理进行介绍，建立了各自的动力学及AMESim模型，同时将主动悬架模型与电动作动器作动系统模型结合得到电动主动悬架模型，并通过AMESim与MATLAB/Simulink的联合仿真，针对不同路面输入工况进行分析研究。得出结论:三个主动控制方法相对于被动悬架的性能都有所提高。天棚阻尼系数越大，降低车身垂直加速度效果越好，但当值过大以后，会导致轮胎动载荷的性能恶化，影响车辆操作稳定性。地棚阻尼控制对于簧下质量方面的控制效果比天棚阻尼控制效果要好，能够有效地提高车辆操作稳定性，但在簧上质量方面的控制效果要远差于天棚阻尼控制，影响了行驶平顺性。通过1Hz的正弦信号以及0.15s步长的随机信号作为路面输入，LQR控制的主动悬架效果比天棚阻尼控制以及地棚阻尼控制的效果要好，而且对于三项性能指标参数的优化都很均衡。采用电动作动器的主动悬架，使用LQR控制方法是一个比较理想的控制方法。其不仅能够有效的降低车身加速度及悬架动挠度，还降低了轮胎的振动，从而提高了车辆行驶平顺性的同时还确保了操作稳定性。
作者：	王思远
专业：	车辆工程
导师：	苏程;田耕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文