旋转电机式车辆主动悬架控制研究

发布时间：2020-11-21 00:18

　　 旋转电机式车辆主动悬架具备缓和冲击减少振动,提升车辆平顺性的功能;如何使主动悬架控制力作动器提供主动控制力实时保证车辆悬架综合性能处在最优态是本文研究的关键技术之一。本文基于LQG控制理论和滞环电流控制原理,设计了旋转电机式车辆主动悬架控制系统,优化车辆的平顺性。因此,本文关于旋转电机式车辆主动悬架控制方法的研究成果,可以为车辆半主动/主动悬架控制理论研究和控制系统设计提供具有实践意义的参考。全文主要围绕以下几个方面开展研究工作:(1)针对前期研究的车辆被动悬架性能特征和设计车辆性能的优化方法,首先系统性地分析车辆系统在实际工况下主要外部因素,然后建立车辆主动悬架模型,再对所建立的模型进行运动学解析。(2)基于车辆主动悬架模型,全面分析悬架的性能特征确定了性能评价方法;设计旋转电机式车辆主动悬架控制系统,提出控制系统的设计方法;首先采用LQG控制理论求取车辆主动悬架理想主动控制力;其次分析旋转电机式车辆主动悬架电机选型和阻尼力作动器的特征;进而详细阐述旋转电机的数学模型和滞环电流控制原理,最后采用滞环电流控制原理保证旋转电机式车辆主动悬架能够实时提供实际主动控制力。(3)根据旋转电机式车辆主动悬架阻尼力作动器建立的SIMULINK仿真模型和主动悬架控制系统,针对具体某一车型上的运用,通过MATLAB软件进行数值仿真。仿真结果分析,旋转电机式车辆主动悬架的实际控制和理想控制的悬架二次型综合性能评价指标相对于被动悬架分别降低了 56.21%和56.86%。说明本文所设计的车辆主动悬架理想主动控制力作用下工作效果良好,同时旋转电机式车辆主动悬架采用滞环电流控制原理产生的实际主动控制力保证车辆性能与理想状态非常接近,证明旋转电机式车辆主动悬架配备本文研究的控制系统一定程度改善车辆的平顺性。
【学位单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.33
【部分图文】：

１９９０－２０００年期间，国外学者提出一款新型旋转式电磁悬架作动器，其中美??国Ｂｅｎｏ等人ｎｉ＿１２］和美国相关研发部门合作设计了一台电磁式作动器并将其安装??在某一车辆上进行试验。如图１．１所示，电磁式悬架作动器的基本结构由齿轮、??齿条、通风道、轴承、齿条密封圈和密封轴承等部件组成，该装置机械部件装配??精密且密封性很好，保证其工作的可靠性；旋转式电磁悬架作动器的产生控制力??工作原理是：旋转式电磁悬架系统电机上电，电机转子转动，转子把转矩传给齿??轮，齿轮转矩传递给齿条，齿条沿着悬架作动器工作方向来回运行，来抑制悬架??的上下剧烈振动，起到对悬架进行主动控制，研发团队通过采集实验数据得出，??旋转式电磁悬架的确提高了车辆悬架的工作性能。??ｋｌ??卜轴承??通风管１??齿条＿＾?—条密封圈??１?密封轴承??Ｗ??图１．１齿轮齿条电机式作动器??Ｆｉｇ．ｌ．ｌ?Ｇｅａｒ?ｒａｃｋ?ｍｏｔｏｒ?ｔｙｐｅ?ａｃｔｕａｔｏ??３??

旋转电机式车辆主动悬架控制研究??＿?ｍｋ??１?＿??图１．?２博世牌车辆电磁主动悬架??Ｆｉｇ．１．２?ＢＯＳＣＨ?ｂｒａｎｄ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ａｃｔｉｖｅ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ??｜?．Ｔ?３＾ｉ＇?＇ｉｔ－??—！?”＇Ｔ’＿ｌｌｉ—Ｂ??图１．?３博世电磁主动悬架路试性能对比??Ｆｉｇ．?１．３?ＢＯＳＣＨ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ａｃｔｉｖｅ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ?ｒｏａｄ?ｔｅｓｔ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｃｏｎｔｒａｓｔ??２００６至２０１０年期间，国外的学者对电磁主动悬架的研宄又有进一步的突破，??比如在瑞典，ＦｒｅｄｒｉｋＲｏｓｓ、Ｊｏｎａｓｓｏｎ等科学家与ＶＯＬＶＯ车辆研究院合作研发出??摆臂旋转电机式车辆主动悬架［１９］，其工作原理是：电机转子带动摇臂摆动，摇??臂摆动柔和抑制车辆悬架的上下振动，等同于改善了悬架阻尼效果，达到主动控??制，但是这套系统对各个部件的材料性能要求很高，特别是摆臂要有非常高强度??并且要具备柔軔性。在荷兰，Ｂａｒｔ?Ｌ．Ｊ．Ｇｙｓｅｎ、Ｊｏｈａｎｎｅｓ?Ｊ．Ｈ．Ｐａｕｌｉｄｅｓ等车辆悬架??研发人员，对电机的磁场分布、磁通量等进行研究，对悬架的整体构造布局、内??部安装空间设计等进行研究

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【参考文献】

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本文编号：2892233