基于广义执行器的馈能主动悬架研究

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馈能悬架可以实现将传统减振器耗散的能量进行回收再利用,主动悬架可以很好的适应各种不同的路面激励,改善车辆的平顺性和乘坐舒适性。馈能主动悬架,作为主动悬架与馈能悬架的结合,兼顾了两者的优点,改善悬架性能的同时,将悬架振动的能量回收,馈能主动悬架成为了近几年底盘控制系统研究的热点之一。  为实现车辆的振动能量回收与改善汽车的整车性能,本文提出一种基于广义执行器的馈能主动悬架,从能量转化本质和主动控制本质的角度出发,对馈能主动悬架进行数学化建模,以悬架的姿态作为变量,建立统一的广义功/能模型,为馈能主动悬架的设计提供了一条简单可靠的设计流程。本文提出将悬架与车身之间采用可控结构,实现对悬架姿态进行控制调整,进而实现主动悬架对轮胎的纵向、垂向以及侧向三向力的主动控制,从而实现对整车的稳定性以及主动安全性的改善。  本文采用集成控制策略,上层控制器进行车辆运动模式的判定和所需稳定控制力的求解,下层控制器实现对轮胎力最优分配,通过主动悬架控制单元将轮胎所需的最优控制力转换为每个悬架作动器主动力的大小,以及每个悬架的位姿角度。通过进行仿真分析,验证广义执行器的可行性,在平顺性的分析中,本文分别采用了LQG控制算法、模糊控制算法以及遗传LQG控制算法对主动悬架进行主动控制,研究不同控制算法对车辆平顺性的影响。结果表明,除能改善车辆的平顺性外,主动悬架也改善了车辆的转向稳定性以及制动时的主动安全性等整车行驶性能。
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