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基于压电陶瓷作动器的发动机主动悬置系统的控制研究
| 论文题名： | 基于压电陶瓷作动器的发动机主动悬置系统的控制研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;主动悬置系统;压电陶瓷作动器;最优控制理论 |
| 摘要： | 随着汽车工业的快速发展，汽车行驶速度的提高、汽车发动机的高功率以及车身的轻量化会大大增加车身的振动，降低了汽车的舒适性。近年来，大量的研究发现:连接发动机和车身的防振元件对减少车辆的振动和提高舒适性有很大的作用。汽车大都使用的是被动悬置，能在一定程度上减少低频振动，但是被动悬置减振具有局限性，不能满足人们对隔振的要求。随之，将智能材料作用在悬置系统上来构成的主动悬置得到发展。 本文选取发动机主动悬置作为研究对象，通过压电陶瓷智能材料作用到被动悬置中来构建了一种基于压电陶瓷作动器的主动悬置。文中首先描述了压电陶瓷的特性，通过Ansys软件来验证压电陶瓷的逆压电效应;接着介绍了压电陶瓷作动器，并通过实验来研究分析压电陶瓷作动器的特性;然后在被动隔振系统的基础上增加压电作动器来组成主动隔振系统，并在隔振平台上建立了基于压电陶瓷作动器的隔振模型，随后，对模型使用最优控制器进行仿真分析，得到隔振对象加速度的时域以及频域曲线。 为了研究基于压电陶瓷作动器的主动悬置的隔振性能，文中以路面不平度以及发动机激振力作为输入，在Matlab/Simulink环境下建立了发动机悬置的四自由度模型，并使用最优控制理论进行仿真分析，得到发动机加速度和车身加速度的仿真结果，并与被动悬置对比。仿真结果表明:发动机的加速度和车身加速度都有一定程度上的减少，提高了汽车的平顺性。为了进一步的研究，建立基于压电陶瓷作动器的发动机悬置的七自由度模型，同样以路面不平度和发动机激振力作为输入，使用模糊控制的控制方法，在Matlab/Simulink中仿真分析，主要是针对发动机质心加速度、发动机俯仰加速度、车身质心加速度、车身俯仰加速度以及悬置动行程来仿真，进而分析使用模糊控制的主动悬置对汽车振动的影响，并与被动悬置相比。仿真结果表明:发动机质心加速度、发动机俯仰加速度、车身质心加速度、车身俯仰加速度以及悬置动行程与被动悬置相比都有明显的衰减。 所有的仿真研究表明:基于压电陶瓷作动器的发动机主动悬置减少振动的效果优于被动悬置，并且使用最优控制和模糊控制后效果要更加明显。 |
| 作者： | 王申申 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 潘公宇 |
| 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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