基于能量分析的自供能式电磁混合悬架分层协调控制

为了在保证减振性能的同时提高主动悬架的能量回收性能,提出一种基于电磁混合作动器的自供能式主动悬架系统,采用分层协调切换控制策略,包括上层控制器和下层控制器。在考虑电机损耗的情况下分析作动器的能量流动状态,得出自供能判据,设计下层非线性双闭环控制器通过馈能/供能电路实现对作动器的控制;根据对下层系统的分析,设计拥有主动、半主动、馈能3种模式的上层协调切换控制器。在MATLAB/Simulink环境中对控制策略有效性进行仿真验证,并分析电磁混合主动悬架性能,结果表明,所提出的悬架系统动态性能与无能量回收功能的主动悬架基本一致,且储能模块的平均功率小于0,符合自供能判据,在该控制策略下悬架系统可实现自供能。

基于主动-半主动混合控制的电磁混合悬架系统设计及试验研究

本文提出了一种采用主动-半主动混合控制的电磁混合悬架,并且具有3种工作模式,分别侧重于改善悬架的隔振性、轮胎接地性和综合性能.结合主动控制与半主动控制的优点,建立了主动-半主动混合控制系统.设计了LQG控制策略,并通过遗传算法确定了各模式下的加权系数.进行了仿真分析,结果表明:采用混合控制的电磁混合悬架相比电磁主动悬架,能够明显减少能量消耗,且控制效果与电磁主动悬架相差不大.最后进行了试验研究,试验结果与仿真结果较为一致,从而验证了电磁混合悬架系统结构的有效性和控制方法的正确性.

基于路面识别的电磁混合式悬架自适应模糊控制

为改善不同路面等级上主动悬架动态性能与馈能特性适应性差的问题,设计了一种基于路面等级识别的电磁混合式悬架自适应模糊控制。采用天牛须搜索(beetle antennae search, BAS)算法优化了神经网络权值阈值,建立了BAS-BP(beetle antennae search-back propagation)路面识别模型;设计了自适应模糊PID(proportional integral derivative)控制器,针对不同路面等级设计了三种目标函数并引入了主动力反馈调整论域;仿真分析了悬架动态性能与馈能特性,并进行了台架试验。仿真结果表明,相比于模糊PID控制,自适应模糊控制的悬架系统在A级、B级路面簧载质量加速度均方根值分别降低了13.28%、13.84%,在B级、C级、D级路面轮胎动载荷均方根值分别降低了9.09%、16.07%、15.54%,并实现了42.8 W的振动能量回收。试验结果表明,与仿真分析相比,各路面等级上时域、频域的相对误差均在16%以内,验证了仿真结果的正确性和系统的实用性。

基于变时域模型预测的混合电磁悬架控制方法

针对固定预测时域模型无法在不同路面条件下获得最优悬架控制性能的问题,设计了一种基于可变时域模型预测的混合电磁悬架控制方法.模拟分析了以不同频率进行外部激励下预测时域与模型预测主动悬架控制效果之间的关系,选择了减速路面和随机路面的最优预测时域.针对随机路况下模型预测的主动悬架控制较差的问题,引入被动阻尼器构建混合电磁悬架,并对被动阻尼值进行优化选择.设计了一种基于可变时域模型预测的混合电磁悬架控制方法,该方法可根据不同的行驶路面自动切换预测时域.利用MATLAB对该方法进行模拟分析.结果表明,这种控制方法能有效提高车辆在复杂路况下的平顺性.

基于LQG的混合电磁悬架阻尼-刚度设计及试验研究

提出了一种具有三种模式的混合电磁悬架,三种模式分别侧重于悬架的平顺性、轮胎接地性和综合性能,协调了悬架平顺性与轮胎接地性之间的矛盾。建立了混合电磁悬架的动力学模型,确定了各个模式下LQG控制策略的加权系数。在不同的模式下分析了刚度、阻尼对于悬架动力学性能以及悬架能耗特性的影响,确定了不同模式下刚度和阻尼的取值,并进行了仿真分析。结果表明:混合电磁悬架相比于传统被动悬架能够有效改善悬架动力学性能,且相比于主动悬架能明显减少能量消耗。最后进行了试验研究,试验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真结果的正确性,表明混合电磁悬架能够减少悬架主动控制时的能量消耗。

基于改进天棚控制的混合电磁主动悬架节能机理与试验

为协调线性电磁主动悬架在提高系统动力学性能与降低系统能耗间的矛盾关系,以混合电磁主动悬架为潜在解决方案.基于改进天棚控制策略,得到了混合电磁主动悬架相较于线性电磁主动悬架能够实现节能的一般性机理.以被动悬架和线性电磁主动悬架为研究对象,进行了动力学性能与节能性能的对比台架试验,结果表明:相较于被动悬架,混合电磁主动悬架在确保车轮与地面具有良好接触的前提下,车身加速度和悬架动挠度均方根值分别降低了23.35%和14.97%;相较于线性电磁主动悬架,在获得相同动力学控制效果的前提下,混合电磁主动悬架消耗的电功率降低了70.60%,验证了混合电磁主动悬架在兼顾系统动力学性能与系统能耗方面的优越性.

基于功率流方法电磁反力混合型主动悬架研究

基于功率流方法,研究一种同时含有被动和主动结构的新型主动悬架。在这种结构中,主动控制力由电磁反力作动器产生,并且仅作用于汽车的非悬挂质量上。以某车型两自由度1/4模型为研究对象,采用结构导纳理论,建立路面输给悬架系统的总功率流、传递给车身的功率流及由电磁作动器耗散的功率流模型。设计以传递给车身的功率流为最小的最优控制策略,分析该电磁反力混合型主动悬架的性能。结果表明该悬架系统能较好地改善汽车在高频段的平顺性和轮胎的触地性,提高汽车行驶的平顺性和操作稳定性。

混合电磁悬架阻尼系数优化设计

为提高电磁悬架的可靠性,提出一种直线电机与可调减振器并联的混合电磁悬架结构。混合电磁悬架可以工作在被动和主动两种工作模式中,首先研究了被动模式下减振器阻尼值对馈能性能和动力学性能的影响规律,通过折中设计确定了最优阻尼值,与传统被动悬架相比,被动模式下的混合电磁悬架可有效协调馈能性能和动力学性能。然后分析了主动模式下阻尼值对能耗特性的影响规律,并分别以乘坐舒适性和行驶安全性为控制目标,确定了不同控制目标下的最优阻尼值,与主动电磁悬架相比,混合电磁悬架可有效降低系统的能量消耗,达到节能的目的。

带主动横向稳定杆的混合电磁悬架性能研究

为了提高半主动混合电磁悬架抗侧倾性能,将主动横向稳定杆与其进行集成。在Adams/Car中建立了带主动横向稳定杆及混合电磁悬架的整车底盘模型,并在Simulink中建立了混合电磁悬架的改进天棚控制策略以及主动横向稳定杆的模糊比例控制策略,通过所设计的模糊规则可以使得主动横向稳定杆的刚度在不同工况下与混合电磁悬架性能要求相匹配。联合仿真结果表明:带有主动横向稳定杆的半主动混合电磁悬架在匀速直线行驶时,能够更好地提高乘坐舒适性以及振动能量回收性能,在转向或侧倾角过大时,能够更快地调整车身姿态以提高操稳性。

电磁反力式混合型主动悬架最优控制研究

基于最优控制方法,研究一种同时含有被动和主动结构的新型主动悬架。在这种悬架中,电磁反力作动器产生主动控制力,而且只作用在非簧载质量上。以某车型1/4两自由度模型为研究对象,建立路面随机输入模型。应用最优控制理论设计了混合型主动悬架的LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制器,使用matlab/Simulink建立悬架模型进行仿真。与被动悬架的仿真对比表明该悬架系统能较好地改善车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性,同时改善车辆在低频区的轮胎触地性。