车辆的振动是影响车辆性能的重要因素,汽车中起衰减振动作用的是悬架系统。以直线电机为作动器的电磁主动悬架与其他几种主动悬架相比具有明显的优势:一方面结构简单,在理论上能够获得一个优质的隔振系统;另一方面,根据电磁感应原理,直线电机可以在发电机工况下将车辆的振动能量转化为电能,克服了主动悬架耗能高的缺点。本文基于矢量控制,建立了直线电机推力的数学模型;基于四分之一车系统设计了电磁主动悬架控制器,并仿真分析了电磁主动悬架的减振性能和能耗特性;并在此基础上,对电磁主动悬架性能影响因素进行了分析;最后通过Carsim-Simulink联合仿真,分析了电磁主动悬架应用在整车上时对整车平顺性、能量回收和能量净消耗的影响规律。论文的主要研究内容和结论如下:(1)基于交流电机矢量控制思想,完成了直线电机模型从a-b-c坐标系到d-q坐标系的坐标变换,推导出了直线电机在d-q坐标系下的电磁推力表达式,为后续的内容研究奠定了基础。(2)基于四分之一车系统设计了电磁主动悬架控制器,其中包括平顺性最优控制器和能量回收控制器。针对这两种控制器之间的匹配关系,为电磁悬架设计了四种模式,并通过仿真分析了电磁悬架在不同模式下对平顺性、能量回收和能量净消耗的控制效果。结果表明,当以馈能为主要控制目标时,电磁悬架在半馈能+馈能优先模式下,与全馈能模式相比,能够在能量净消耗仅增加3.5%的情况下,将平顺性改善能力提升359.6%;当以改善平顺性为主要控制目标时,电磁悬架在半馈能+平顺性优先模式和全耗能模式下对平顺性控制效果几乎一致,但在半馈能+平顺性优先模式下,能量净消耗可以减少19%。(3)基于四分之一车系统研究了悬架系统自身参数和直线电机出力特性对电磁悬架性能的影响规律。结果表明,从电磁悬架的出力特性、减振效果和能耗特性角度考虑,弹簧刚度和轮胎刚度在一定范围内均是越小越好;如果直线电机输出的电磁力不能满足最优主动控制力需求,则电磁悬架的各项性能均会下降,而且呈急剧恶化的趋势。并验证了设计电磁悬架时,针对弹性元件的弹性特性和直线电机的出力特性进行协调匹配的重要性和有效性。(4)基于七自由度整车模型设计了整车最优控制器,通过Carsim-Simulink联合仿真,分析了电磁悬架在不同模式下对平顺性、能量回收和能量净消耗的控制效果。结果表明,当以馈能为主要控制目标时,与全馈能模式相比,电磁悬架在半馈能+馈能优先模式下,能够在增加一部分能量净消耗的前提下大幅提升平顺性改善能力;当以改善平顺性为主要控制目标时,与全耗能模式相比,达到相同的平顺性改善效果,电磁悬架在半馈能+平顺性优先模式下可以消耗更少的能量。