电磁主动悬架的设计及仿真研究

基于电磁学原理,利用电磁铁作为主动悬架的作动器,构造出电磁作动器的一般结构。在1/4汽车悬架的基础上,建立了电磁主动悬架的非线性模型,并应用现代控制理论设计了该模型的次优控制器,对该模型进行分析、仿真。模拟结果表明,电磁悬架能够实现一般主动悬架的功能,满足车辆平顺性的要求,可以适用于汽车的悬架系统。     

轿车前悬架多轴向加载模拟疲劳试验系统

为开发轿车前悬架多轴向加载耐久性试验系统，在Instron汽车零部件疲劳试验系统的基础，设计、制造了轿车前悬架多轴向加载夹具系统，并将其集成在一起组成了轿车前悬架多轴向加载耐久性试验系统，应用该系统对桑塔纳2000轿车的前悬架进行了道路模拟试验。结果表明，该系统能较好地模拟再现轿车前悬架在各种路况下经历的载荷历程，模拟精度满足工程要求，所开发的轿车前悬架多轴向加载夹具系统具有工作可靠、灵活性强、适用面广的优点。     

电磁馈能悬架作动器设计

为了实现电磁馈能悬架减振与能量回收的目的,将永磁直线电机作为悬架的作动器。以传统筒式减振器为试验对象,设计了一种圆筒型直线式作动器,对作动器各部分结构尺寸进行了设计,并对作动器进行了仿真分析。结果表明:设计的永磁直线作动器电磁力在均值为330N,磁场分布均匀,满足作动器设计要求。     

基于T-S模糊模型的车辆电液悬架系统H_∞控制

为了进一步降低主动悬架作动器输出力并优化控制系统鲁棒性,建立车辆7自由度整车模型,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模技术,设计主动悬架外环H_∞控制器,从而根据路面输入调节主动悬架性能,提升作动器能效。通过构建一个包括控制器稳定性分析、悬架运动空间及力的限值问题的线性矩阵不等式组,将控制器的优化问题转换为此线性不等式组的求解问题,并结合并行分配补偿控制技术,得到此控制器状态反馈系数。针对系统不确定性参数,内环采用自适应鲁棒控制方法,提升控制力的跟踪性能。通过对不同路面轮廓激励工况、交叉轴双轮激励工况以及控制力跟踪性能进行仿真试验,分析被动悬架和主动悬架性能评价指标,并对其作动器输出力进行对比研究。研究结果表明:在小激励下,基于T-S模糊模型的H_∞控制主动悬架相比被动悬架,各车轮处加速度均方根值可降低80%以上,与最优控制相比可降低47%以上;而在大激励时,虽然其加速度均方根值有所上升,但其悬架动挠度峰值较被动悬架有所下降;通过路面交叉轴激励对比可以看出,针对整车平顺性参数,该方法可在路面小激励时较被动悬架降低质心、俯仰以及侧倾加速度均方根值达55%、83%以及90%以上;与反演作动器输出力及最优控制作动器输出力对比结果表明,该控制方法可有效降低主动悬架控制力峰值20%以上,并提升控制力的跟踪性能;基于T-S模糊模型的H_∞控制可以在保证车辆悬架性能的基础上有效降低系统能耗。     

基于振动状态估计的电动静液压主动悬架切换控制研究

为减少电动静液压(EHA)主动悬架作动器失效对车辆动态特性的影响,设计了一种基于振动状态估计的EHA主动悬架切换控制策略。建立EHA作动器失效模型,基于卡尔曼滤波算法,以悬架系统状态变量残差与簧载质量加速度作为复合切换条件,设计了一种EHA主动悬架切换控制策略,并进行了仿真和台架试验。结果表明,该切换控制策略在作动器失效后能够进行模式切换,可消除切换紊乱现象,并在短暂时滞后,使EHA主动悬架性能恢复至与正常悬架相近的水平,改善了作动器失效造成的车辆动态特性恶化问题。     

具有非线性电液作动器的车辆悬架鲁棒PID控制

依据悬架实验装置，建立了电液作动器的非线性动力学方程，随后得到线性对象模型。作动器的非线性效果通过线性化模型的参数不确定性来体现。应用Matlab的非线性控制系统工具箱，设计了对象模型的鲁棒PID控制器。仿真和实验研究表明：该控制器对系统的不确定性具有较强的鲁棒性，提高了车辆悬架系统的性能。     

燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发

为满足燃料电池汽车动力系统伞部功率范围内精确加载及测试的需要,开发了燃料电池汽车动力系统仿真试验台,介绍了该试验台的系统方案及电源模拟技术和惯量模拟技术.该试验台以双向DC-DC变化器模拟燃料电池,以电模拟方式进行驶使阻力的模拟和控制,通过控制电机的速度变化率实现惯量模拟.通过调试试验,得到了设计预期的电源模拟和惯量模拟效果.     

硬点可调式悬架垂向加载试验台的分析设计

电动汽车独立悬架-导向机构与分布式轮边驱动系统的设计呈现高度集成化的趋势,针对独立悬架-轮边驱动一体化系统的研发要求,面向独立悬架垂向动力学匹配设计和车轮定位参数测量等功能,考虑悬架的实际结构,设计了一种底盘硬点可调式独立悬架综合性能试验台。其中引入6自由度Stewart动平台,以实现车身硬点的位姿可调,显著增强了台架的通用性,采用龙门式导轨和云台实现硬点的准确定位。仿真与试验结果表明,该试验台能很好地反映独立悬架-轮边驱动一体化系统的垂向动力学特性与悬架运动规律,为其进一步分析与优化提供试验条件。     

主动悬架用直线作动器结构设计及性能分析

针对现有主动悬架作动器存在能耗大、功率密度低等不足,设计了一款电磁力大而波动小的永磁直线作动器。运用基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法对作动器气隙径向磁场进行解析,验证了所建的有限元模型。研究作动器电磁力及其波动特性,并用波动比评价其波动特性。结果显示:电磁力与输入电压和运行速度有密切关系;电磁力的波动随电磁力上升而增大,但波动比降低并逐渐稳定于6.8%左右。通过作动器电磁力计算并和被动减振器阻尼力测试值进行对比,表明所设计的的电磁作动器能够满足悬架对阻尼力的要求。     

An Investigation into Vehicle Active Suspension with Electromagnetic Actuator

应用电磁感应的基本原理,设计了一种响应快、出力大和动行程长的车辆主动悬架用作动器.建立了该作动器的集总元件的动力学模型并进行仿真;同时对制作的样机进行了斜坡电压输入和方波电压输入的电磁力测试,测试与仿真结果很好吻合,验证了模型的准确性.最后,结合最优控制理论和矢量控制方法,对包含作动器动力学模型的车辆主动悬架系统进行了正弦路面激励下的仿真分析,结果表明,与被动悬架系统相比,主动悬架系统能明显提高车辆的平顺性.     

车辆驱动桥二次调节加载模拟试验台研究

为研究车辆驱动桥对整车可靠性和工作性能的影响,设计了一种基于二次调节技术的车辆驱动桥模拟加载试验台。试验台采用四套二次元件并联于同一恒压网络,形成液压封闭式系统,最大加载功率为350 k W,加载的液压能直接回馈恒压网络,实现能量回收再利用;模拟加载系统的驱动单元和加载单元对称布置,最多可进行四轴加载;试验台测控系统采用计算机自动控制,控制手段可靠。该试验台具有模拟车辆发动机不同工况点和车辆变速箱不同工作档位的功能,对试验台在不同档位下工作稳定性及功率回收率特性进行了试验研究,试验结果表明:该能量回收加载系统具有良好的静、动态特性和转速、转矩调节功能,控制精度高,在高负载时功率回收率可达60%以上。     

汽车EPS试验台的设计及试验研究

在建立汽车电动助力转向系统(EPS)数学模型的基础上,设计了汽车EPS阻力加载试验台,并在该试验台上进行了EPS的转向轻便性试验和转向盘转向回正试验,验证了试验台设计的合理性。试验表明,该试验台可加载不同大小、不同波形的阻力,在模拟汽车全工况的同时可降低EPS研发初期的试验成本、提高开发效率,能够达到实车试验的效果。     

馈能式电动悬架的原理与试验研究

提出了一种新型的馈能式电动悬架,并对原理样机进行了试验研究.首先,对馈能式电动悬架的工作原理及结构方案进行描述;其次,根据某具体车型的后悬架系统参数,设计电机作动器样机并进行特性试验;最后,通过整车台架试验检验所设计的悬架系统在随动状态下的馈能特性和悬架特性.试验表明,低频大振幅工况时,随动状态下的电动悬架可在基本保证车辆性能的同时回馈部分电能.     

汽车馈能式电动主动悬架控制器设计与试验研究

针对直流无刷电机结合滚珠丝杠结构作为电机作动器的汽车馈能式主动悬架,设计了其电机作动器的电子控制系统。该控制系统的硬件部分由DSP控制器、驱动及功率模块和DC-DC电源供应模块3个模块构成;软件部分采用了基于μC/OS-Ⅱ实时多任务操作系统的控制算法。分别对所研制的电动主动悬架与原配液压被动悬架进行整车试验,研究了电动主动悬架的随动特性及馈能可行性。     

盾构掘进试验平台组合式液压加载系统及监控系统研制

该文以设计盾构机综合模拟试验为背景,为完成对模拟试验台内土体加载,设计了组合式液压加载系统及其监控系统并对其测试。测试证明:组合式液压加载系统为试验土体进行加载,实现模拟不同埋深下的试验。进行分区控制和检测,减少复杂程度降低成本。采用软件进行检测,系统状态和数据实时显示,提高系统操作性和安全性。     

发动机正时链可靠性试验台的设计

介绍了汽车发动机正时链可靠性的评价方法和新型试验台的工作原理,设计了试验台的驱动系统、传动系统、凸轮轴转矩加载系统、凸轮轴位置调节机构和测控系统。该试验台符合发动机双顶置凸轮轴正时链传动系统的结构,用变频电机驱动正时链条,通过调节测功器的制动力矩来改变凸轮轴的负载转矩,通过调节供油油泵的供油压力来改变张紧器的张紧力,能模拟发动机的实际运行工况,从而考核正时链工作的可靠性。     

车辆电动悬架的混合不确定建模与μ综合控制器设计

考虑悬架和电机作动器的参数摄动和控制输入的高阶未建模不确定性,利用线性分式变换理论对已开发的车辆电动悬架系统进行混合不确定建模和仿真,并设计了μ综合控制器.仿真得到了主动悬架和被动悬架的频率和时间响应.结果表明,相比被动悬架,所设计的μ综合控制器对乘坐舒适性有很大的提升.μ分析表明,与基于主动悬架名义模型设计的H∞综合控制器相比,μ综合控制器可使闭环系统获得更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能.     

基于H_2/H_∞控制的汽车主动悬架被动容错控制

针对悬架系统的刚度、阻尼参数摄动和作动器增益损失故障,考虑悬架系统的时域硬约束,运用线性矩阵不等式(LMI)技术,提出了一种基于H_2/H_∞状态反馈控制的主动悬架被动容错控制策略。以半车模型为例,设计了主动悬架的被动容错控制器。分别在主动悬架系统无故障和故障模式下进行了仿真分析,结果表明,所提出的控制策略对悬架系统的故障具有鲁棒性,能够提升其乘坐舒适性。     

齿轮齿条式转向系统五轴试验台的设计与研究

设计了齿轮齿条式转向系统五轴试验台。在分析转向系统基本要求、整车转向系统评价标准及转向器行业标准的基础上,提出了该转向系统五轴试验台需实现的试验项目及基本功能,并对电液伺服加载、驱动装置控制、加载装置静压支撑等关键技术进行了探讨。对所研制的转向系统五轴试验台进行验证的结果表明,该试验台能够有效进行齿轮齿条转向系统性能匹配及耐久性测试评价,试验结果与实车试验结果具有较好的一致性。     

车辆主动悬架用电磁作动器温度场的有限元仿真分析

利用异步感应电机工作原理,设计了一种新型车辆主动悬架用电磁直线作动器。建立了该作动器的有限元仿真模型,并对其电磁力和温度场进行了有限元仿真分析,得出作动器内部的温度场分布规律:作动器在产生大电磁力的同时,内部温度上升明显,初级绕组处的温升最快,初级铁芯越接近次级温升越快。对加工后的电磁作动器样机模型进行了堵转情况下的电磁力和温度试验测试,所得结果与仿真结果基本一致。