基于超磁致伸缩作动器的车辆垂向振动主动悬架仿真研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:jrno1213
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高速车辆的迅猛发展给人们出行提供了诸多便利,为经济区域化的形成奠定了坚实的交通基础。与此同时,车辆运行过程的结构振动问题也随之加剧,引发了一系列的不良影响。改善转向架性能的主动控制方法是解决上述问题的主要途径之一,因此主动悬架控制系统的研究具有重要的研究价值且也必将成为未来悬架系统的主要发展方向。针对主动悬架中传统作动器结构复杂、耗能较大以及减振效果较差等问题,本文采用新型智能型超磁致伸缩作动器用于主动悬架系统,达到对车辆振动进行控制抑制,提高车辆运行平稳性、乘坐舒适性的目的,同时,本课题对延长车辆零部件和轨道路基的使用寿命、降低对周围环境的影响也具有重要的意义。首先,对引起车辆振动的根源进行系统的分析,利用离散傅立叶变换法将频域轨道谱转化成时域形式的轨道不平顺;另一方面,对超磁致伸缩作动器的工作机理、性能要求和结构设计进行研究。在分析车辆垂向振动原理和超磁致伸缩作动器伸缩特性的基础上,分别建立了6-DOF车辆垂向振动模型和超磁致伸缩作动器的动力学模型。其次,在提出将超磁致伸缩作动器作为车辆主动悬架的力发生器方案的基础上,利用基于频响函数的子结构法建立了作动器与悬架系统耦合关系模型,揭示了超磁致伸缩作动器作动规律和车辆垂向振动之间的耦合性和参数匹配关系;通过对超磁致伸缩作动器的动力学模型用于6-DOF车辆主动悬架模型中的力输出控制模型和位移输出控制模型分别进行分析,得出超磁致伸缩作动器能够满足车辆主动悬架中主动力的要求,但不能满足驱动位移要求,因此,本文设计了适用于超磁致伸缩作动器瞬时响应的位移放大机构,保证了一定的放大倍数,满足了超磁致伸缩作动器用于车辆主动悬架中的要求。最后,将位移放大机构与超磁致伸缩作动器模型相结合,对比研究了不同放大倍数对超磁致伸缩作动器控制效果的影响。并将位移放大机构与超磁致伸缩作动器模型连接于车辆主动悬架模型中,在MATLAB/Simulink中搭建基于超磁致伸缩作动器的车辆主动悬架控制模型,通过仿真对比分析主动悬架系统和被动悬架系统中的车辆振动响应控制状况,验证了将超磁致伸缩作动器用于车辆主动悬架中对车辆垂向振动进行抑制的效果。
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