车辆电液自供能式主动悬架协调控制研究

摘要

为了解决传统主动悬架高耗能的问题，本研究设计了一种自供能主动悬架结构，将悬架振动能量加以回收利用来提供主动悬架所需的能量，这样就能既实现主动控制，发挥主动悬架提高车辆平顺性、操稳性和安全性的优势，同时实现系统的自供能，这样就以从根本上解决传统主动悬架高耗能的问题。 在分析电液自供能主动悬架结构组成与工作原理基础上，分别建立电液自供能主动悬架的主动控制模式与随动馈能模式的仿真模型；分析电液作动器主要参数对电液自供能主动悬架性能的影响，利用遗传算法优化工具箱对电液自供能悬架系统主要参数进行优化；设计包含上层协调切换控制和下层天棚控制的分层协调切换控制策略，对电液自供能主动悬架系统内部的能量流动进行功率流分析，并分析系统实现自供能的能量平衡条件；同时开展对能量回收方法的研究，设计复合能量回收装置；最终研制自供能主动悬架物理样机及搭建试验台架，并进行自供能主动悬架控制试验研究，验证系统的可行件。 仿真结果表明：当天棚阻尼系数设置为1200N·m/s时，车辆在C级路面上以60km/h的速度行驶10s，系统回收的总能量为90.7J，即在车辆动态性能明显改善的前提下，悬架系统可实现自供能式主动控制。试验结果表明：电液自供能主动悬架在正弦激励输入下，与传动被动悬架相比，簧载质量加速度均方根值减少35%左右，随动馈能模式下，在振幅为20mm，频率分别为2Hz和4Hz的正弦激励输入下，经过90s，蓄电池所储存的能量分别为580J和1510J，系统实现了振动能量回收。

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