馈能型多模式主动悬架控制策略研究

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主动悬架可以有效衰减路面激励引起的车身振动,良好的主动悬架控制策略还可以更佳的实时调节车身姿态,改善车辆行驶的动力学性能。但由于耗能较大,且单一的主动悬架控制策略难以满足复杂多变的工况,因而其应用受到限制;同时悬架系统在工作时主要将路面激励引起的振动能量转换为热能并向外界释放,造成大量能量的浪费。因此如何改善悬架控制效果和有效回收储存悬架振动能量来减少车辆能耗等问题成为当前研究的热点。为解决多变工况时主动悬架无法回收振动能量、控制策略的控制效果差等问题,本论文提出一种基于电磁力和液力混合型执行器的馈能型多模式主动悬架系统并对其控制策略进行研究,旨在改善车辆行驶的平顺性和稳定性的同时,对悬架振动能量进行有效回收。本论文的主要研究内容如下:在分析馈能型悬架结构和工作机理的基础上,建立馈能型主动悬架系统动力学模型和路面模型,同时建立直线电机模型和液压阻尼力计算模型,完成混合主动悬架系统作动器模型的搭建;对比多种主动悬架控制策略的优劣性,确定采用模糊滑模控制策略并对控制参数进行设计和计算;对直线电机控制策略进行设计,设计电流滞环控制策略对最优电磁主动阻尼力进行跟踪控制,同时对主动悬架系统馈能策略进行设计和建模,用于改善悬架系统的馈能性;基于切换系统的原理,对主动悬架的工作模式和模式切换条件进行定义和分析,结合悬架控制策略完成模式切换策略的设计,并对模式切换系统的稳定性进行设计、测试和评估。对所建的馈能型多模式主动悬架系统模型进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明:所设计的主动悬架控制策略可以有效改善车辆行驶时的动力学性能和馈能性,在有价值进行馈能时悬架系统的能量回收效率可达到16%-18%左右;在不同工况下行驶时,通过切换工作模式来提高悬架系统动力学性能的同时,也提高了馈能性,并通过台架实验进行了验证。在基于d SPACE控制器、馈能电路和台架实验对悬架系统的馈能性进行研究,实验结果表明:在馈能电路中使用反馈控制来输出开关信号占空比,同时根据实际需要设置最优的超级电容初始端电压,可以有效提高悬架系统馈能的能力。
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