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馈能式汽车电动主动悬架的理论及试验研究
| 论文题名： | 馈能式汽车电动主动悬架的理论及试验研究 |
| 关键词： | 汽车电动主动悬架;馈能制动;悬架性能;优化设计;控制算法;建模仿真 |
| 摘要： | 虽然目前大多数汽车上仍采用被动悬架，但理论和实践证明主动悬架性能更为优越，它可适应各种不同工况，控制车身姿态及高度，通过改变悬架和阻尼特性改善车辆行驶平顺性及轮胎附着性等。然而由于其能耗、成本、附加重量及复杂程度等问题，目前为止主动悬架在车辆上的运用并不广泛。 为此，本论文提出了一种新型的馈能式汽车电动主动悬架，它既可以在一定程度上利用电机的馈能制动特性回收由不平路面激励引起的车辆振动能量，又能够进行主动控制，改善悬架系统性能。本文的研究分两部分，一方面对该电动悬架在随动状态下的馈能特性和悬架性能进行了理论和试验研究，另一方面对其主动控制作了理论研究。 首先，基于建模与仿真，对被动悬架减振器耗散的振动机械能及采用LQG进行优化设计的主动悬架的能量需求进行了调查，得出悬架系统能量回收所具有的潜力，并就振动能量的回收方法进行了探讨。相应地，提出了一种电动主动悬架，并就其工作原理及结构方案进行了描述。 其次，以一个典型的轿车后悬架为例，考虑其实际结构要求及工况，设计了电机作动器原理样机。该原理样机主要由直流无刷电机及其附属设备，如滚珠丝杠、复原缓冲块、压缩缓冲块等构成。电机作动器样机特性试验表明其可用于整车台架试验，并得到了用于主动控制算法研究的主要参数。 然后，以Passat B5为试验样车，在四通道车辆道路模拟试验台上进行了整车台架试验，比较原被动后悬架及所设计的电动后悬架。试验表明，低频大振幅工况时，随动状态下的电动系统可在基本保证车辆性能的情况下回馈能量，也就是说所设计的系统具有能量回收的能力，可在一定程度上将机械能转化为电能。 另一方面，对电动悬架系统控制系统的控制策略和蓄能策略进行了研究，并设计了电子控制系统。相匹配的电子控制系统主要包括微处理器接口电路、驱动电路、蓄能电路、系统保护电路、传感器接口电路和车载电源电路。 最后，针对所设计的主动悬架，通过车辆建模与动态仿真，对其进行了控制算法研究。考虑路面输入特性及车辆本身参数的变化等影响因素，设计了控制参数自校正的悬架动行程反馈控制及轴距预瞄控制算法，以达到悬架性能的最优。仿真结果表明该悬架系统可以显著减小车身的振动加速度水平，改善汽车的行驶平顺性。 |
| 作者： | 郑雪春 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 喻凡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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