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直线电机式馈能悬架模式切换控制研究
| 论文题名： | 直线电机式馈能悬架模式切换控制研究 |
| 关键词： | 汽车工程;直线电机式馈能悬架;模式切换控制方法;建模仿真 |
| 摘要： | 乘坐舒适性和操纵稳定性是评价车辆悬架性能的核心指标。被动/半主动悬架无法对二者进行有效协调，主动悬架要以消耗大量能量为前提以实现二者并存。在上述情况中，悬架系统都是耗能元件，而节能减排是当前汽车产业的发展主题，对悬架系统而言，如何在满足车辆基本性能的同时，减小能量消耗、实现悬架振动能量回收是当前亟待解决的热点问题，该问题的解决不仅符合汽车产业的发展主题，也可为汽车的节能减排提供一种新的思路与方法。为此，本文提出一种直线电机式馈能悬架，并对直线电机作动器进行理论研究和试验验证。根据实际路面工况，探求悬架主动控制与随动馈能的切换依据，设计模式切换控制策略，在满足乘坐舒适性的前提下，实现最大化馈能。 首先，构建了阻尼-弹簧-电机并联的悬架结构框架，分析了该悬架的馈能潜力，借鉴旋转电机工作原理，搭建了直线电机数学模型及其控制模型，并进行了直线电机特性试验，验证了直线电机数学模型的正确性。在此基础上，建立了1/4馈能悬架模型，计算了随动状态下回收的振动能量，探讨了乘坐舒适性与馈能效率之间的协调关系，研究了悬架与电机的参数匹配。 其次，分析了直线电机式馈能悬架的工作原理，设计了馈能电路，提出了基于不同路面工况的馈能悬架模式切换控制方法，研究了馈能悬架在随动状态下的性能;随后，基于模式切换控制方法进行了馈能悬架性能仿真分析，结果表明，馈能悬架在满足乘坐舒适性的同时可有效回收部分振动能量;在此基础上，搭建了试验台架，对馈能悬架特性进行试验验证，仿真结果与试验结果基本一致。 最后，在对二自由度馈能悬架研究的基础上，基于整车姿态协调控制原理，结合悬架模糊控制理论和直线电机电流滞环控制策略，应用MATLAB/Simulink仿真软件，建立了整车馈能悬架控制系统模型，进行了整车动态性能的仿真分析，初步验证了该悬架系统协调整车动态性能与馈能性能之间关系的潜力。 上述研究结果表明，悬架在随动馈能状态下，动力学性能略微比被动悬架差一些，但是达到稳定需要的时间比被动悬架短。同时，在特定路面条件下，馈能悬架能自由切换悬架工作模式，此时悬架性能优于被动悬架，明显改善了汽车行驶平顺性，回收了部分车辆振动能量，提高了馈能悬架的馈能效率。研究结果为馈能悬架的实际应用奠定了理论基础。 |
| 作者： | 谢健 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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