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原文传递节能型电磁主动悬架的阻尼优化与一体式设计

论文题名：	节能型电磁主动悬架的阻尼优化与一体式设计
关键词：	电磁主动悬架;最优控制;阻尼优化;一体式作动器
摘要：	悬架作为衰减路面传至车身振动的主要部件，对车辆动力学性能有着重要影响，由于主动悬架能根据车辆行驶工况实时输出最优作动力，大幅度改善了汽车乘坐舒适性和行驶安全性，具有极高的应用价值，但巨大的能耗限制了其在实车上的应用。因此，如何有效兼顾主动悬架的能耗和动力学性能是亟待解决的关键问题。本文以降低主动悬架能耗为切入点，提出一种节能型电磁主动悬架结构，研究了其降低能耗的方法和技术，并将研究结果与实车应用相结合，设计了以汽车“节能化、小型化、轻量化”为目标的一体式电磁作动器。论文主要研究内容包括：　　首先，将传统液压减振器引入到电磁主动悬架中，构建了弹簧-减振器-直线电机并联的节能型电磁主动悬架，这种结构不仅改善了传统主动悬架（未并联减振器）可靠性低的问题，同时也为降低电磁主动悬架的能耗提供了新思路。随后搭建了1/4节能型电磁主动悬架的数学模型，探究了其固有特性和频域响应特征，并针对三种常见工况（高速公路、城市公路、乡村公路）分别建立了路面干扰模型。最后，创建了节能型电磁主动悬架的状态空间模型，并设计了线性二次型最优控制器，确定了电磁主动悬架整体控制策略。　　其次，运用层次分析法分别确定了最优控制器中的加权系数值，并研究了在同一加权系数下，液压减振器阻尼值对车辆的乘坐舒适性、行驶安全性以及能耗的影响规律，得到可有效协调车辆动力学性能与能耗特性的最优被动阻尼值，并进行了其隔振性能和能耗的仿真对比分析，结果表明：并联有合适阻尼值的节能型电磁主动悬架可有效协调悬架能耗和隔振性，且由于被动阻尼的加入，可使用成本较低、型号较小的直线电机作为悬架主动力输出装置，较大程度地降低了悬架成本。最后，将确定的三个最优被动阻尼值设定为节能型电磁主动悬架中液压减振器的三档可调阻尼系数，为后续一体式作动器的设计奠定理论基础。　　然后，搭建了等效试验台架，以传统电磁主动悬架及并联有一般被动阻尼的电磁主动悬架为比较对象，开展了1/4悬架能耗及隔振对比试验，结果表明，试验分析与仿真结果基本一致，验证了控制系统的正确性和节能型电磁主动悬架结构的有效性。　　最后，以实车的装配空间作为约束目标，将直线电机与可调减振器进行了一体式集成设计。采用 Ansoft有限元分析法，对不同类型的直线电机结构进行了综合性能对比分析，结果表明定子无槽，永磁体轴向布置的电机结构具有较大的气隙磁场密度和较小的推力波动。在此基础上，构建了一体式电磁作动器的集成结构，确定了其关键部件的材料选取，并基于集总磁路模型和有限元模型，确定了直线电机结构尺寸，完成了作动器的整体设计，为后续实体样机的试制奠定基础。
作者：	汪佳佳
专业：	车辆工程
导师：	陈龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文