限定舒适性的馈能主动悬架系统可回馈能量分析

馈能式主动悬架系统能量回收效率不高、动力学性能有限,无法满足现代高级汽车集馈能与减振为一体的性能要求,馈能式主动悬架的设计需要估算实际可以回收振动能后,才有利于实际结构设计及振动控制优化。为此提出了一种振动能量功率流计算方法,针对直线电机式馈能主动悬架系统,并以相同振幅,不同频率的正弦路面激励,通过Matlab仿真计算分析了车身加速度均方根值与回馈能量之间的关系。研究结果表明,路面激励越大,馈能悬架回收的功率越多,最高可达1.4 kW,馈能效率为25%,同时乘坐舒适性变差。该计算方法能为馈能式主动悬架系统的参数设计和主动控制算法设计提供实用的理论参考,在满足一定舒适性的前提下尽可能回收更多的能量的同时,提高了能量回收效率。     

馈能式悬架能量回收潜力试验研究

被动悬架通过减振器将车辆振动能量转化为热能散发到空气中以达到车辆减振的目的,而馈能式悬架正是要将这一部分能量回收利用,因此减振器耗散能量的估算对预测馈能式悬架的能量回收潜力具有重要意义。通过建立二自由度悬架模型对悬架动位移、动速度以及可回收能量进行了仿真计算,并通过实车道路试验验证了仿真模型及计算方法的正确性,同时对影响可回收能量大小的各个因素进行了分析,明确了轮胎刚度、路面等级、车速是影响可回收能量的关键因素。通过对可回收能量数值的分析得出,馈能式悬架更适合应用在重载车辆之上,并且可回收能量数量十分可观。     

馈能悬架的设计与仿真分析

为了提高汽车的能量利用率,回收悬架消耗的能量,设计了一种基于法拉第电磁感应定律的二自由度磁力能量回收系统,并建立了能量收集系统的数学模型与能量回收模型.利用MATLAB/Simulink对能量采集系统在不同幅值激励下的能量回收特性进行了仿真分析.结果表明:馈能悬架的输出电压与路面激励的幅值呈正相关,在5mm、5Hz的正...     

电磁直线电机悬架馈能潜力与能量回收分析

为了预测悬架馈能潜力及实现振动能量回收,针对电磁直线电机悬架结构,建立了 1/4馈能悬架数学模型,并利用台架试验加以验证.以馈能功率均方根值为衡量指标,分析了包括行驶工况及悬架参数在内的馈能潜力影响因素,获得了各因素对悬架馈能潜力的影响显著性.在此基础上,设计了能量回收电路及升降压控制规则,运用MATLAB/Simul...     

磁力馈能悬架的设计与实验研究

馈能悬架在完成被动悬架相关功能的同时,可实现对振动能量的回收。本文提出了一种在保留原被动悬架弹簧与阻尼结构的基础上,融入法拉第电磁感应馈能元件的磁力馈能悬架结构,保证原有悬架的安全性,同时实现无接触、无摩擦、无需润滑的馈能功能。本文阐述了该馈能悬架的工作原理与基本结构,并对悬架结构进行优化设计。进而研制了磁力馈能悬架的原理样机及馈能实验台架,研究在变频率、变幅值的正弦激励下,悬架系统的输出电压特性。实验结果表明：馈能悬架的输出电压与正弦激励的幅值和频率呈正相关。为了验证馈能悬架的自供电性与实用性,选用传感器作为负载,在7 Hz,4 mm的正弦激励下,馈能悬架可持续输出的电压为22 V成功地为传感器供电。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明：基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

一种并联式半主动悬架作动器研究

提出了一种并联式滚珠丝杠半主动悬架作动器结构。建立了滚珠丝杠作动器数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件对并联式滚珠丝杠半主动悬架作动器进行了阻尼特性与馈能特性仿真,验证了结构的可行性。仿真结果表明:作动器阻尼力为0~1200N;作动器在低频振动下可以产生的馈能电压为0~6V,馈能功率为0~80W,馈能效率为41.61%~48.72%。在参数优化的基础上试制了作动器物理样机,齿轮采用铝制材料经线切割而成,因此作动器响应速度良好,最后进行了作动器馈能特性试验。     

新型馈能型悬架及其工作原理

为回收汽车悬架间被减振器消耗的振动能量,提出一种集减振与回收振动能量功能于一体的新型馈能型悬架,并研究该新型馈能型悬架的工作原理。首先对馈能型悬架的关键部件——馈能装置的力学特性进行理论分析与试验测定。通过解析馈能装置作用在簧载质量上的馈能阻尼力得知：馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数体现。进而建立馈能型悬架的动力学模型,并在汽车以72 km/h的速度行驶于C级路面的随机输入条件下对其进行数值仿真。仿真结果显示：馈能型悬架吸收发动机的平均功率略小于被动悬架,但有高达84%的吸收功率被馈能装置回收;馈能型悬架的使用性能也明显优于被动悬架,说明使用馈能型悬架来改善汽车的行驶平顺性和燃油经济性在理论上是可行的。     

基于AMESim的馈能式半主动悬架仿真研究

提出了一种基于EHA的车辆馈能式半主动悬架结构,并针对车辆在振动较小的状态下电能无法得到有效回收的问题,引入了Boost升波斩压电路对馈能电压进行泵升。在AMESim软件中建立了1/4车辆EHA半主动悬架模型。同时,在MATLAB/Simulink中设计了半主动悬架LQG最优线性二次控制器以及Boost电路仿真模型。利用AMESim与MATLAB/Simulink软件,对EHA半主动悬架能量回馈特性以及车辆行驶平顺性进行了联合仿真研究。结果表明,在LQG控制下EHA半主动悬架有效地降低了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,从而提高了车辆的乘坐舒适性与行驶安全性;同时在Boost电路泵升作用下,馈能电压得到了有效回收。     

馈能式磁流变半主动悬架协调控制研究

为了优化车辆悬架的减振控制及振动能量回收,提出了一种基于协调控制的馈能式磁流变半主动悬架。建立了1/4车二自由度悬架力学模型、磁流变减振器数学模型和馈能模型,利用MATLAB/Simulink软件对馈能特性进行了仿真分析,并进行了参数敏感性分析。分析了减振器实现自供能的条件及结构参数的影响,设计并分析了多模式协调控制下的悬架动力学特性和馈能特性。结果表明,该减振器馈能结构参数对自供能影响较大;协调控制器能够有效协调悬架系统减振与馈能关系,降低能耗,阻尼力可控性好,能够衰减车辆振动,馈能特性效果良好,验证了该结构的可行性。     

半主动空气悬架减振支柱机理与建模研究

半主动空气悬架可根据行驶工况调节悬架参数,提高车辆的综合性能。通过解剖某型半主动空气悬架减振支柱,了解其内部结构与阻尼调节原理。利用台架试验获得了该减振支柱的刚度特性与阻尼特性,可以实现阻尼状态的四级可调。建立减振支柱各组成部分的数学模型,该模型能够很好地描述减振器支柱在四个阻尼状态下的力学特性,可通过参数β反映减振器的阻尼调节动态性能,并仿真分析了参数β对减振器响应特性的影响,为半主动空气悬架控制策略的开发提供了依据。     

高速列车一系横向半主动悬挂控制研究

传统的高速列车半主动控制的控制对象是列车车体振动,往往没有考虑列车轮对的振动。轮对振动影响列车脱轨系数和轮对磨耗,关系到列车安全性和经济性。为了改善列车轮轨动力学性能,对一系横向减振器进行建模与仿真研究,通过设定不同的一系横向阻尼值,分析一系横向减振器对列车动力学性能的影响规律,并将天棚阻尼控制算法应用在一系横向半主动控制上,与被动悬挂情况进行对比。仿真结果表明,在350km/h速度级下,采用一系横向半主动控制比无一系横向减振器,列车的平稳性指标、脱轨系数和轮轨磨耗均得到改善,整体动力学性能得到提高。     

汽车磁流变半主动悬架控制策略对比研究

在分析磁流变减振器的结构与原理的基础上,建立起较为简化的汽车磁流变减振器数学模型。同时,建立了1/4汽车半主动悬架系统动力学模型及路面谱模型;分别设计了基于磁流变半主动悬架系统的天棚控制器、地棚控制器、PID控制器及模糊控制器,并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真试验对比研究。在天棚控制策略下,车身加速度降低16.32%,悬架动挠度降低16.91%;在地棚控制下,车身加速度降低11.29%,悬架动挠度降低2.94%;在PID控制下,车身加速度降低79%,悬架动挠度反而上升73%;在模糊控制下,车身加速度降低21%,悬架动挠度降低12%,轮胎动载荷降低5%。结果表明,模糊控制磁流变半主动悬架有效减小了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,明显地提高了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。     

半主动空气悬架的非线性特性及控制算法研究

在分析空气弹簧刚度特性的基础上,建立了阻尼可调半主动空气悬架1/4车模型.针对系统的非线性特性强的特点,同时兼顾平顺性和操纵稳定性,选取理想的混合天地棚控制器作为参考跟踪模型,设计滑模变结构控制器,以弥补传统控制理论处理非线性问题时的不足.运用广义误差方程控制滑动模态,确定切换面参数,选择趋近律削减抖振现象并推导出实时...     

半主动油气悬架PID闭环控制研究

以半主动油气悬架1/4车辆模型为研究对象,提出了基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统。以上车振动速度和加速度为模糊控制器的控制变量,悬架的最优控制力为模糊控制器的控制输出,以悬架上、下车的振动位移和速度为PID闭环反馈,通过理论计算得到系统中连续可调阻尼阀产生的实时阻尼力,从而实现对油气悬架的PID闭环控制。结果表明基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统在车辆行驶平顺性和稳定性方面与被动油气悬架和采用模糊控制的半主动油气悬架相比具有较好的综合控制性能。     

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...     

磁悬浮进给机构设计

设计了一种集磁悬浮技术和线性驱动技术为一体的精密磁悬浮进给机构。这种机构采用直线同步电动机对悬浮平台进给机构提供驱动力。实现了进给机构在水平和垂直两方向的无接触支撑和导向，具有响应快速、刚度高以及定位精确的特点，能够满足微电子设备高精度、高效率和超洁净加工的需要。文章还对磁悬浮力和直线电动机推力进行了分析计算。     

馈能悬挂振动控制及能量回收性能研究

目前馈能悬挂系统未建立起一致的能量回收量化计算准则,无法对各类馈能悬挂进行比较评价。针对这一问题,采用功率流法分析对馈能悬挂不同工作状态下功率的转移流动进行详细分析,并给出悬挂系统各部分功率的量化计算公式,以此建立悬挂馈能能力评价准则。通过仿真试验检验新型馈能悬挂的控制性能及馈能性能,结果表明:与传统馈能悬挂相比,新型馈能悬挂车辆的乘坐舒适性在中高频段有所提高,馈能效率和馈能可行性显著提高,并且可实现悬挂系统的自供能。     

基于工程轮式车辆模型的悬架系统研究(二)——工程轮式车辆悬架模型的仿真控制研究

继《基于工程轮式车辆模型的悬架系统研究(一)》对工程轮式车辆模型的悬架系统进行了建模之后,首先求解LMI的输出反馈控制器,并提出主动悬架的干扰抑制指标及评价函数,进而用MATLAB进行仿真.经过对仿真结果分析可知,主动悬架系统较被动悬架系统的工况有很大的改善,车身的质心加速度、俯仰角加速度以及前后悬架的动行程都有较大幅度的降低,减震效果明显,车辆的行驶平顺性得到了改善.     

基于扭杆安装方式的悬架刚度计算及特性分析

基于双横臂独立悬架运动特性,推导出三种不同形式扭杆安装方式对应的悬架线刚度计算公式。以某校车前双横臂独立悬架为例,依据公式中扭杆刚度与悬架线刚度的关系,分别计算并设计出满足要求的扭杆。创建三种形式扭杆安装方式对应的前悬架动力学模型并进行仿真实验,研究车轮跳动时悬架各定位参数的变化,结果表明双联扭杆弹簧独立悬架能够较好地控制车辆的操纵特性。弹簧的刚度和导向机构的形式共同决定悬架线刚度的非线性特性,不同的非线性特性对车辆的操纵性和行驶平顺性产生的影响不同。