集成电磁悬架的轮毂驱动电动车垂向振动抑制方法研究

针对轮毂电机驱动电动车非簧载质量增大,引起的轮胎接地性和汽车平顺性恶化的问题,提出一种抑制轮毂驱动电动汽车垂向振动负效应的新结构,将电磁悬架集成于此系统,其中轮毂电机通过橡胶衬套与车轮支承轴弹性连接,将轮毂电机用作动力吸振器,抑制车轮垂向振动,提高轮胎接地性。同时,电磁悬架采用直线电机作为作动器,以改善轮毂驱动电动车平顺性。建立了轮毂电机悬置的电磁悬架动力学模型,通过仿真分析了各质量系之间的传递特性和各性能指标(车身加速度、轮胎动载荷)。研究结果表明,采用轮毂电机悬置的悬架系统在频域内能够有效抑制车轮型共振峰,并使车轮型共振频率避免落在人体最敏感区段4~12.5 Hz;在此基础上比较了电磁悬架系统与传统悬架,电磁悬架系统车身加速度降低23.1%,轮胎动载荷下降16.6%,改善了轮毂电机驱动电动车的平顺性和轮胎接地性。最后,在单通道台架上进行了试验,验证了悬置式结构和天棚控制策略的可行性。     

基于路面激励自适应的液电馈能悬架动力学性能协调控制

针对液电式馈能悬架在被动模式下无法实现车辆全局工况最优,该文以路面激励频率作为切换阈值,设计了一种具有舒适、运动和综合3种模式的液电式馈能悬架,在改善车辆乘坐舒适性及操纵稳定性的同时回馈振动能量。提出了将DC-DC变换器引入悬架馈能电路中,通过实时调节DC-DC变换器中MOS管开关信号占空比以改变液电式馈能减振器阻尼力,并制定了天棚-地棚控制结合模糊PID控制的双环半主动控制方案。仿真结果表明,引入路面频率自适应的液电式馈能悬架相比单一天棚-地棚控制悬架在车身共振区的车身加速度幅值减小22.92%,在车轮共振区的轮胎动载荷幅值减小24.27%,并回收66.70 W振动能量,实现了悬架动力学性能和馈能特性的协调控制。台架试验结果表明,各时段内车身加速度试验与仿真结果峰峰值的相对误差分别为1.36%、15.72%、4.86%和13.6%,轮胎动载荷的相对误差分别为9.34%、13.62%、7.82%和15.47%;各频段内车身加速度试验与仿真结果峰值的相对误差分别为7.55%、10.18%、10.56%、和6.35%,轮胎动载荷的相对误差分别为9.64%、11.72%、10.39%和11.27%。时域和频域的相对误差均在16%之内,验证了仿真结果的正确性和系统的可行性。研究结果可为液电式馈能悬架的产品升级提供参考。     

基于UG的双横臂独立悬架运动学分析系统

提出了一种基于UG构建双横臂独立悬架运动学分析系统的方法,并应用该方法开发出了相应的原型系统,给出了系统的框架结构.系统的快速参数化设计模块可方便、快捷地对双横臂悬架运动仿真模型的结构参数、几何参数和定位参数进行修改;系统的运动学仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的MSC ADAMS或Function Bay RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;以前轮定位参数的变化量最小、车轮侧向滑移量最小为优化目标,采用遗传算法构建了系统的悬架机构结构参数优化设计模块.通过一个设计实例验证了系统的正确性及基于遗传算法的结构参数优化设计模块的有效性.系统的框架结构具有良好的可扩展性,已在麦弗逊悬架的优化设计过程中得到应用.     

混合电磁悬架作动器设计与试验

为了解决车用线性电磁作动器(直线电机)可靠性差的问题,设计了一种将直线电机与液压阻尼器集成的混合电磁作动器。采用改进天棚控制策略进行性能匹配,对混合电磁作动器的性能参数进行优化,得到天棚阻尼系数、被动阻尼系数以及直线电机需要提供的峰值电磁推力,并以优化得到的峰值电磁推力为优化目标,优化混合电磁作动器的结构参数。根据优化得到的结构参数试制实体样机,对其进行台架试验,包括混合电磁作动器的外特性试验,以及包含混合电磁作动器的混合电磁悬架主动控制试验。试验结果表明,设计的混合电磁作动器用于悬架系统时,能够较好地改善车辆动力学性能,与被动悬架相比,混合电磁悬架车身加速度和悬架动挠度分别降低了23. 35%和14. 97%,虽然轮胎动载荷增加了13. 20%,但根据"3σ"原则,在可接受范围之内,验证了混合电磁作动器样机的有效性。     

基于滑模同步控制的履带式作业机全向调平系统研究

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液压缸同步误差。AMEsim-Simulink联合仿真结果表明：基于滑模同步位置控制的履带式作业机全向调平系统优于传统PID控制,全向调平中20°横向调平时间减小1.6s,25°纵向调平时间减小1.8s,上升时间平均缩短21.8%,调平时间平均缩短35.5%,同步位置控制误差保持在±6×10－4m内。在此基础上,对3层车架式丘陵山区履带式作业机样机进行了实机测试,其中全向调平机身倾角平均误差为2.55%,液压缸平均同步误差为8.2%,测试结果验证了履带式作业机全向调平系统的可行性与优越性。     

馈能悬架自适应离线神经网络逆控制

在馈能悬架系统馈能回路中引入Boost/Buck型DC-DC变换器,将DC-DC变换器的非线性数学模型描述为稳态分量和扰动分量之和,设计了自适应离线神经网络逆控制器。控制器由离线神经网络逆控制器和自适应控制器组成,离线神经网络逆控制器产生直流变换器的稳态输入,并利用变换器的稳态分量产生训练离线神经网络逆控制器的样本,自适应控制器产生补偿系统参数变化和不确定性扰动的动态输入。在此基础上,对控制器的性能进行了快速控制原型试验验证。最后,对馈能悬架进行了仿真研究。结果表明,自适应离线神经网络逆控制器能够使电动机电磁阻尼力较好地跟踪理想力,改善车辆的舒适性和平顺性,并有效地回收部分悬架振动能量,实现自供能控制。     

液压互联馈能悬架特性分析与试验

针对互联悬架能耗过大却不能回收悬架振动能量的问题,提出了一种液压互联馈能悬架系统。阐述了液压互联馈能悬架的结构及工作原理,建立了AMESim动力学模型,并设计了恒流馈能电路,研究了在正弦路面与随机路面输入激励下的动态性能,并在此基础上进行了台架试验,试验与仿真结果基本吻合。结果表明:与未加入恒流电路控制的液压互联悬架相比,采用恒流电路控制的液压互联馈能悬架具有更佳的整体动态性能,其侧倾角加速度、车身垂直加速度均有所下降,并在此基础上实现了对车身振动能量的回收,为液压互联馈能悬架的模式切换控制提供了理论基础。     

基于惯容-弹簧-阻尼结构体系的被动天棚阻尼悬架系统

利用“惯容-弹簧-质量”系统的反共振,提出一种理想天棚阻尼的被动实现方法,设计了被动天棚阻尼悬架系统,建立悬架系统的整车模型,对比分析了传统被动、理想天棚及被动天棚阻尼悬架系统性能。结果表明,与传统被动悬架相比,被动天棚阻尼悬架能够抑制车身在1~3 Hz的垂直、俯仰和侧倾振动,车身垂直、俯仰和侧倾加速度均方根值,分别减小了14%、14.6%和9.3%,被动天棚阻尼悬架能够提高车辆的乘坐舒适性,实现理想天棚阻尼悬架的主要功能,研究结果从理论上验证了理想天棚阻尼被动实现方法的正确性与有效性。     

阻尼非线性半主动悬架的建模与控制

基于可调阻尼减振器的试验结果,拟合了可调阻尼减振器阻尼系数与步进电动机转角之间的非线性关系,建立了阻尼非线性半主动悬架数学模型,设计了模糊动态最优控制策略,研制了阻尼非线性半主动悬架系统控制器,在仿真的基础上,进行了实车道路试验。结果表明,阻尼非线性半主动悬架模型更接近实际模型,有效改善了车辆的乘坐舒适性、行驶安全性,协调了整车综合性能。     

基于模型参考的混合悬架多模式切换控制研究

混合悬架在单一控制模式下的舒适性、安全性和馈能性存在相互制约问题,本文基于模型参考的方式设计了一种混合悬架多模式切换控制方法,确定了各模式之间切换规则来控制直线电机和可调阻尼进行切换。然后基于Simulink/Stateflow进行了1/4混合悬架的切换控制系统的设计和仿真,并进行了快速原型试验论证。仿真试验结果表明:混合悬架多模式切换控制模型可以有效地进行切换并达到切换目标,提高混合悬架的综合性能。