车辆电动静液压主动悬架双滑模切换控制研究

发布时间：2020-11-16 21:28

　　 采用电动静液压(Electro-Hydro static Actuator)作动器的主动悬架随着使用年限增加或工作环境变化,会出现一种实际产生主动力小于所需主动力的失效现象,减弱主动悬架系统对地面激励的抑制效果,降低驾驶员和乘员的舒适性与操纵稳定性。本文在提升主动悬架性能的基础上,考虑作动器失效现象,设计了一种双滑模切换控制策略,对电动静液压主动悬架进行控制研究。在分析电动静液压主动悬架结构组成与工作原理的基础上,建立了电动静液压主动悬架动力学模型与失效模型。设计了一种包含主动模式与失效模式的双滑模切换控制策略:在主动模式下,设计了一种双滑模内外环控制,包含基于模型参考的外环滑模控制和电机内环滑模控制;采用卡尔曼滤波状态估计算法,估计悬架系统各项状态变量的值,判断悬架作动器是否失效,当作动器发生失效后的失效模式下,通过卡尔曼滤波估计算法计算得到作动器失效因子,对输出主动力进行补偿;并提出了一种复合切换条件,提升控制策略在模式切换时的切换稳定性。在MATLAB/Simulink环境下对采用双滑模切换控制策略的电动静液压主动悬架进行仿真分析;最后在二立柱式振动台和数据采集系统的基础上,制作试验样机、振动试验所需的控制器与驱动器等,开展了悬架主动控制试验与失效补偿试验。仿真结果表明:在主动模式下,双滑模内外环控制策略可以大幅降低电动静液压主动悬架作动器输出力脉动;在失效模式下,能够进行模式切换,使电动静液压主动悬架性能恢复至与正常主动悬架相近的水平。试验结果表明:当悬架处于主动模式时,在正弦路面与随机路面激励下,与被动悬架相比簧载质量加速度分别降低37.86%和31.07%;在失效模式下,相比于失效因子为0.6的悬架作动器,簧载质量加速度下降26.7%,改善了作动器失效造成车辆悬架性能恶化的问题。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：U463.33
【部分图文】：

旋弹簧，在此基础上，增加了可以被控制的调节机构，用来改变车辆悬架的阻尼或刚度，使汽车悬架处于更加良好的工作状态，减少各种路面对车身带来的激励，使车辆始终处于较为平稳的行驶状态。在上世纪末，人类逐渐意识到主动悬架的重要性与潜力，开始有大批学者开展了对主动悬架的研究。其中美国德克萨斯大学[14-15]提出的齿轮齿条式新型主动悬架、日本学者Okada与Suda[16-19]提出的新型馈能型主动悬架及馈能电路、学者Jolly[20]提出的气动式主动悬架能量回收器等，都是20世纪90年代的学者们对于新型主动悬架的探索。图1.1齿轮齿条式主动悬架系统图1.2馈能型主动悬架进入21世纪后，我国有学者陆续开始对主动悬架系统进行研究，有部分学者对主动悬架系统原理进行摸索，并设计了结构样机，开展了仿真与试验。

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1绪论32001年，上海交通大学喻凡等人[21-24]提出了一种新型的馈能式电动悬架，如图1.3与图1.4所示，并对试验样机进行工厂试验研究，在实验室工况下，该新型主动悬架可以在一定程度上回收路面激励所产生的能量，完成主动悬架能量回收，同时在频率较低的激励下时该新型悬架与原厂所产的被动悬架性能基本保持一致。除此之外，还将该作动器安装到一部大众帕萨特上进行了实车试验，验证了其可行性与有效性。图1.3馈能式电动悬架装配图图1.4馈能式电动悬架样机2004年，上海交通大学曹民等人[25]研制了一种新型磁流变减振器，在传统磁流变减振器的基础上加装了多级磁路式电磁活塞、单向阀等装置，解决了传统磁流变减振器静置沉降、阻尼特性不理想等问题，并对设计参数进行了辨析，最后进行了性能试验，分析了电磁活塞的磁力线分布。图1.5新型磁流变减振器原理简图
【参考文献】

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本文编号：2886689