车辆主动悬架用电磁作动器的驱动电路设计及实验

设计了车辆主动悬架用圆筒型电磁作动器的驱动电路,制作了驱动电路所需的死区产生单元,通过AutoBox dSPACE控制系统和智能功率模块(IPM)构建了主功率回路电路,搭建起简易的实验测试平台,对所设计的电磁作动器进行了方波力和三角波力的测试。实验测试表明,所设计的驱动电路具有可行性。     

一种电磁主动悬架用直线作动器控制系统设计与试验

近来能同时改善汽车驾乘平顺性和稳定性的主动悬架技术受到越来越多人的关注,研究学者们致力于研究主动悬架的上层控制策略,而对作动器实际输出主动力的伺服控制却研究较少。为了能精准稳定的输出理想主动力,对一种电磁主动悬架中的直线作动器进行了建模分析,给出了该直线作动器的控制系统方案,搭建了基于DSP的直线作动器软硬件控制系统。对所设计的控制系统进行了试验,试验结果表明该系统具有较快响应速度,信号跟踪精度误差小于2.1%,稳态标准差不超过0.6%,可满足主动悬架对主动力的输出要求。     

主动座椅悬架电磁作动器仿真研究

用ANSYS建立了电磁作动器的三维静态磁场仿真模型.仿真研究了电磁作动器的磁场分布规律,以及电磁铁铁芯直径d、铁芯长度l、电磁线圈匝数N、电磁线圈电流I、工作气隙δ等参数对衔铁所受电磁力的影响.仿真结果表明,电磁作动器磁场基本呈对称分布,磁力线集中在铁芯和衔铁中.衔铁所受电磁力随d,N,I,的增大而增大,随l,δ的增大而减小.     

车辆主动悬架用电机作动器的研制

针对现有车用液力式主动悬架作动器普遍存在的响应慢、能耗大、蓄能效率低和结构复杂等不足,提出采用滚珠螺旋传动式无刷电机作动器的电机蓄能式主动悬架,并对该主动悬架的结构原理和电机作动器的创新设计方案。并以某中级轿车半独立后悬架作为试验对象,对电动机作动器的弹性元件、滚珠丝杠和无刷电动机等重要部件进行结构设计以及对输出特性进行分析推导。试制出电机作动器的功能样机,并对电气特性和被动响应特性进行测试分析,初步验证了该电机作动器的可行性和有效性,同时还阐述在有待进一步改进的设计缺陷,以及尚须进一步测试的主动控制响应和电磁蓄能特性等性能指标。     

基于多目标粒子群算法的电磁主动悬架作动器优化

针对电磁主动悬架直线式作动器电磁力波动对悬架系统影响问题,建立作动器磁场解析模型,以总谐波畸变量(Total harmonic distortion,THD)作为电动势(Electromotive force,EMF)中谐波含量的评价指标,对影响电磁力输出的EMF进行谐波分析,在此基础上,建立考虑悬架电磁力波动特性的悬架系统模型,分析了车辆动力学响应特性。其次,采用多目标粒子群智能优化算法,以“大EMF幅值”和“小THD”值作为目标,对作动器结构参数进行多目标优化,并利用模糊集合理论对优化后的Pareto最优解集进行选优。仿真结果表明,作动器电磁力波动下降了53.8%,有效电磁力提升了8.5%,基本消除了电磁力波动对悬架系统的影响。最后,对作动器样件进行测试,结果显示：作动器绕组EMF中含有3次、2次、4次和5次谐波分量,且THD值达到了5.6%,电磁力波动为7.8 N,试验结果验证了对电磁力波动分析及优化的有效性。     

车辆电液主动悬架智能控制研究

建立悬架系统和电液伺服作动器数学模型,分别在正弦信号激励和随机路面激励下,设计最优控制器,在MATLAB/simulink里搭建仿真模型进行数值仿真。仿真结果表明:最优控制的电液主动悬架系统对由路面输入引起的振动能有效抑制,车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷与被动悬架相比分别降低20%~55%、25%~44%、0%~54%,车辆行驶平顺性和操纵稳定性得到很大改善,验证了控制器的性能。     

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。     

电动静液压作动器主动悬架力跟踪控制研究

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。     

差动电磁作动器的超大型光学仪器 隔振基础的主动控制机理

提出了一种基于差动电磁作动器的超大型光学仪器隔振基础的主动控制机理。该控制机理采用差动布置方案,使电磁作动器变为输出力和控制电流呈线性关系的线性作动器,再利用小阻尼条件下,绝对速度反馈与Skyhook控制方法性能接近且易于工程实现的特点,采用了绝对速度反馈的控制方法,可在不改变中/高频隔振性能的前提下大幅提高谐振区隔振性能。实验结果表明:利用所提出的控制机理,在时域上,z、θ_x和θ_y三个自由度的速度(角速度)均方根值分别由10.06 μm/s、4.16×10^－6rad/s和4.65×10^－6rad/s降至3.38 μm/s、1.76×10^－6rad/s和1.49×10^－6rad/s;在频域上,三个自由度谐振区隔振性能均有约10 dB的提高。     

新型高效电磁作动器的研制及特性分析

研制了一种应用于发动机振动主动控制系统的新型高效电磁作动器。介绍了作动器的结构原理，对作动器的磁场进行了计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统，计算了作动器的作动力，通过Matlab仿真软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明，试验分析和仿真分析比较吻合，作动器作动力大，性能良好，可以很好地应用于发动机的振动主动控制。     

车辆电动静液压主动悬架系统的设计与试验研究

采用模糊PID控制策略,在对1/4车辆模型性能仿真的基础上,设计了以DSPIC30F6010为主控制器件的电动静液压EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)主动悬架模糊PID控制系统,研制了EHA车辆主动悬架样机及试验台架.建立了EHA作动力与PWM占空比之间的非线性关系曲线.台架试验结果表明,所设计的模糊PID控制器能较好实现系统控制,控制方法有效,可以显著减小车辆振动及干扰,提高了车辆的平顺和稳定性.     

履带车辆电磁主动悬挂LQR控制研究

针对军用履带车辆悬挂系统对车辆行驶中的振动控制需求,采用了磁流变阻尼器与电磁作动器相复合的方式,引入履带车辆电磁主动悬挂,建立了悬挂动力学模型。采用滤波白噪声方法生成路面随机输入激励,并导出了悬挂系统状态方程,进而设计和仿真分析了LQR最优主动控制算法。研究结果表明,采用该控制方法对于提高履带车辆行驶的安全性和乘坐舒适性是可行的。在某型履带车辆上,当负重轮相对动载荷均方根值仅增加2.82%和悬挂动行程小于三分之一最大行程时,车体加速度均方根值能降低40.74%。     

基于电动静液压的车辆主动悬架样机及试验系统设计研究

文章介绍了一种基于EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)的新型主动悬架的结构、组成与原理.设计了该电动静液压主动悬架的物理样机,包括液压缸的设计、液压泵的选型、悬架弹簧的设计、直流电机的选型、控制电路设计等.为了对该主动悬架进行试验研究,设计开发了振动台及试验台架,为主动悬架样机的试验奠定了基础.     

能量回馈式主动悬架研究

提出一类新的主动悬架系统,称为"能量回馈式主动悬架系统".它的特点是在对悬架进行减振的同时,将悬架振动的能量吸收,转化为电能储存起来,并可将存储的能量用于作动器产生主动控制作用力,因此不需要外部提供能量.以单轮两自由度悬架模型为例,阐述了能量回馈式主动悬架系统的基本结构和原理,分析了系统能量平衡存在的条件.最后对系统的运行效果进行了仿真.     

车辆电动静液压主动悬架内模PID控制研究

为了降低响应时间对基于电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的主动悬架动态性能的影响,设计了EHA主动悬架的内模PID控制器。建立了EHA作动器的动态数学模型,在对作动器高阶模型进行一阶简化的基础上,设计了内模控制器;通过对该控制器进行泰勒级数一阶展开,导出了PID控制器的参数表达式,并整定了PID参数。搭建了EHA主动悬架的内模PID控制仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,内模PID控制能使EHA作动器输出的主动力在响应时间上得到较好的控制,明显改善了主动悬架的动态性能。     

车辆主动悬架模糊控制

车辆的振动影响其平顺性,采用主动悬架可以有效减小振动.建立了带主动悬架的振动模型,利用模糊控制理论对悬架减振控制.仿真结果表明,车辆簧上质量的垂向、俯仰及侧倾振动大幅减小,说明采用模糊控制的主动悬架对车辆减振是可行的.     

广义执行器馈能主动悬架研究

为实现车辆悬架的主动控制以及悬架振动能量的回收,提出一种基于广义执行器的馈能主动悬架.研究电磁式、液电式、气压式三种常见馈能主动悬架的特点,忽略馈能主动悬架模型的物理意义,从数学角度对广义执行器的广义功/能以及广义力进行分析,建立统一的简洁的数学模型.结合LQR和遗传算法(GA)设计控制器,实现振动能量回收,改善车辆平...     

汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制

针对非线性主动悬架系统的控制问题,提出一种分数阶模糊控制方法。该方法采用分数阶微分信号作为模糊控制器输入,并根据悬架系统综合性能指标函数最小准则获得分数阶次。仿真结果表明：相比整数阶的模糊控制情形,即使车辆在不同车速和不同等级道路的行驶工况下,该分数阶模糊控制方法可以使得非线性悬架系统能够获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动加速度、动行程及轮胎形变,有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。