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车辆主动悬架用永磁直线直流作动器的设计与实验研究
| 论文题名： | 车辆主动悬架用永磁直线直流作动器的设计与实验研究 |
| 关键词： | 车辆悬架;直流作动器;操纵稳定性;数学模型 |
| 摘要： | 随着社会的发展、人民生活水平的提高以及高速公路网的大量建设，车速不断提高，人们对汽车的舒适性和安全性的要求也越来越高。悬架系统作为汽车中的重要组成部分，它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通用性及汽车寿命等多种使用性能有很大影响。传统的被动悬架系统由于难以兼顾平顺性和操稳性之间的内在矛盾，因此效果有限。对于半主动悬架系统而言，由于不能提供主动力，仅能消耗能量，故其在平顺性与操稳性方面远不及主动悬架系统。在对车辆主动悬架系统的研究中，对于控制算法的研究成果已颇为丰富，而对于动悬架系统的关键部件即作动器方面的研究还显得较为缺乏。基于此，本文围绕车辆主动悬架作动器的关键环节展开研究。 本文基于汽车动力学关系，结合最优控制理论，建立了车辆七自由度运动模型，并进行了相关的仿真分析研究，确定了主动悬架作动器主要工作参数。 针对车辆主动悬架作动器的关键零部件和作动器设计目标，系统地查阅了各种车辆悬架用作动器的应用情况。并在此基础上，考虑加工成本及试验样机的可实施性，选择以磁感应定律为理论基础，设计了一款车辆主动悬架用直线直流作动器，并进行了相关的仿真分析和实验研究。 根据直线直流电动机技术研究成果，对永磁直线直流作动器结构进行了详尽设计，并对作动器进行仿真分析和计算，探讨了结构参数和电源电压对作动器电磁力的影响规律。 对永磁直线直流作动器的驱动控制系统的数学模型进行了推导和分析，给出了闭环控制系统的动态结构，在此基础上提出了数模混合双闭环(位置环和电压环)串级控制方式，为了实现较高的位置控制精度，以满足电压环实时控制的需要，同时保证电压内环和位置外环有足够的带宽，以使闭环控制系统具有较快的动态响应能力。 对永磁直线直流作动器控制电路，主要包括电池、直流电压Buck变换器与H型双极式、电压传感器、力传感器、输入与输出信号器、永磁直线直流作动器、工作平台等部件，对其建立起简易的试验测试平台，并针对作动器电磁力开展了实验研究。通过试验测试结果表明作动器的电磁力控制电路满足了车辆主动悬架作动器电磁力的要求。 整个研究证明了本文所设计的作动器产生的作动力满足设计要求；仿真及试验结果也表明，采用本文设计的永磁直线直流作动器可以有效改善车辆的平顺性和操纵稳定性。 |
| 作者： | 阮德玉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 邓兆祥 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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