旋转电机式车辆主动悬架控制研究

摘要

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。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1 研究背景及意义

1．2车辆主动悬架的发展历史及研究现状

1．2．1 国外发展历史及研究现状

1．2．2国内发展历史及研究现状

1．2．3主动悬架控制技术发展历史及研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 本章小结

2．1引言

2．2．1路面随机激励与功率谱密度

2．2．2路面模型

2．3主动悬架模型及运动学分析

2．4车辆悬架性能的评价方法

2．4．1平顺性研究内容

2．4．2平顺性评价指标

2．5本章小结

第三章基于滞环电流控制的旋转电机式主动悬架控制设计

3．1引言

3．2理想主动控制力求取控制方法设计

3．2．1 LQG控制理i论

3．2．2 LQG控制评价指标加权系数的确定

3．2．3理想主动控制力求取

3．3旋转电机选型和阻尼力作动器特征

3．3．2阻尼力作动器特征

3．4作动器基于滞环电流控制设计

3．4．1永磁同步电机数学模型

3．4．2滞环电流控制原理解析

3．5本章小结

4．1引言

4．2车辆悬架仿真模型建立

4．3车辆悬架系统仿真分析

4．3．1控制力对比分析

4．3．2平顺性分析

4．4本章小结

5．1工作总结

5．2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

致谢

附录