基于电磁直线作动器的主动悬架馈能与减振特性研究

摘要

车辆行驶时，传统的被动悬架将振动能量转化为热能。随着电子技术、作动器、微处理器等的发展，使得能量回收成为了可能性，如现已较为成熟的制动能量回收技术。采用电磁直线作动器的馈能悬架为振动能量的回收提供了契机。
　　首先，针对悬架振动回收能量潜力，本文基于某大学生方程式赛车建立的整车ADAMS模型及随机路面模型，考虑不同工况和速度下的悬架振动能量耗散强度及主要影响因子，仿真结果表明，C级随机道路上相当具有回收价值。其次，针对赛车对阻尼器力及速度的要求，设计了一款电磁式直线作动器，并分别建立其馈能模式下和主动模式下的系统方程和模型;馈能模式下实现ADAMS整车模型和MATLAB电磁直线作动器模型的联合仿真，分析了随动状态下电磁直线作动器的发电特性;主动模式下实现ADAMS整车模型和MATLAB模糊PID控制算法模型的联合仿真，分析主动控制状态下，主动悬架的减振特性，表明主动悬架可以改善车辆的平顺性。
　　最后，基于电动赛车的1/4车辆悬架模型建立了装有电磁直线作动器的主动悬架试验台架，以现有电动激振台对机械台架进行激励，通过试验表明电磁直线作动器在馈能模式下是可以发电并同时提供阻尼力进行减振。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 主动悬架研究现状

1．2．2 主动悬架的减振特性

1．2．3 主动悬架的馈能特性

1．3 本文研究主要内容

1．4 本章小结

2 悬架振动能量回收潜力分析

2．1 整车动力学模型的建立

2．1．1 虚拟样机技术

2．1．2 ADAMS软件介绍

2．1．3 模型假设

2．1．4 悬架子系统

2．1．5 转向子系统

2．1．6 车身子系统

2．1．7 轮胎子系统

2．1．8 动力系统和制动系统

2．1．9 整车各子系统装配

2．2 路面模型

2．3 仿真结果及分析

2．3．1 可回收能量分析

2．3．2 减振器动力学特性分析

2．4 本章小结

3 主动悬架的电磁直线作动器设计

3．1 主动悬架的形式

3．2 电磁直线作动器的功能要求

3．3 电磁直线作动器的设计

3．3．1 动磁式直线作动器的结构设计

3．3．2 动磁式直线作动器的原理样机与性能测试

3．4 本章小结

4 电磁直线作动器模型的建立

4．1 电磁直线作动器工作原理

4．2 电磁直线作动器数学模型

4．2．1 磁路子系统

4．2．2 电路子系统

4．2．3 电磁直线作动器的系统方程及Simulink模型

4．3 本章小结

5 馈能模式下主动悬架发电特性研究

5．1 基于Simulink和adams主动悬架联合建模

5．1．1 变更减振器阻尼特性

5．1．2 导出ADAMS模型

5．1．3 Simulink子系统封装

5．1．4 馈能模型下联合仿真模型

5．2 主动悬架的馈能特性分析

5．3 主动悬架的可变阻尼调节技术

5．4 本章小结

6 主动悬架主动力控制策略研究

6．1 悬架评价指标

6．2 主动模式下联合仿真

6．3 PID控制算法

6．3．1 PID控制器

6．3．2 PID控制参数的整定

6．4 模糊控制算法

6．4．1 模糊控制器组成

6．4．2 模糊控制器结构

6．5 模糊PID控制

6．5．1 模糊PID控制原理

6．5．2 主动悬架系统模糊PID控制器设计

6．6 模糊PID控制器联合仿真模型

6．7 仿真结果及分析

6．8 本章小结

7 1／4车辆主动悬架试验研究

7．1 电动激振台

7．2 机械台架设计

7．3 储能装置

7．4 测试系统设计

7．4．1 传感器

7．4．2 Labview程序

7．5 馈能试验

7．6 本章小结

8 总结与展望

8．1 全文总结

8．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况