电磁直线馈能悬架的主动控制与被动馈能协调控制研究(附件)

目录
1. 绪论 1
1.1本文研究的背景及意义 1
1.2电磁直线馈能悬架的发展概述 2
1.2.1电磁直线馈能悬架被动馈能研究概况 2
1.2.2电磁直线馈能悬架主动控制研究概况 5
2. 电磁直线馈能悬架的工作机理及控制策略 6
2.1电磁直线馈能悬架的结构组成 6
2.2电磁直线馈能悬架的工作机理 6
2.2.1悬架的主动控制原理 6
2.2.2悬架的被动馈能原理 7
2.3电磁直线馈能悬架的控制策略图 7
3. 电磁直线馈能悬架的控制策略仿真研究 9
3.1simulink仿真模拟软件介绍 9
3.2电磁直线馈能悬架能量回收可行性分析 10
3.3simulink模型的建立 10
3.3.1控制策略模型的建立 10
3.3.2馈能策略模型的建立 13
3.4仿真结果分析 15
3.4.1主动控制策略仿真结果分析 15
3.4.2被动馈能策略仿真结果分析 19
4. 协调控制策略对电磁直线馈能悬架性能影响分析 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
绪论
1.1本文研究的背景及意义
近年来，伴随着社会生产力的高速发展，我国人民的生活水平以及经济水平得到了改善，因而对汽车的需求也越来越大，这促进了汽车工业的蓬勃发展。时至2015年，全球汽车的总产量已经突破9000万辆，且至2016年初全球汽车的保有量突破12亿辆。然而，汽车虽然带给了消费者便捷和舒适，但也使环境与能源的冲突愈加明显。油价“虚胖”，能源短缺，城市空气质量的下降，这些问题使越来越多的人开始关注汽车的节能环保性能。如何提升汽车的节能性能，又能保持汽车的便捷舒适性已然成为国内外汽车产业研发的重要课题。汽车行驶在道路上时，路面的不平激励会引起汽车振动。汽车振动的衰减主要靠悬架系统中的弹性元件和阻尼元件，得以保持乘员的舒适性[1]。一般情况下这些振动能量由汽车悬架减振器通过摩擦的方式转化为热能，最终 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@ 
耗散在空气中。众所周知，主动悬架在处理各种路况上比被动悬架更有优势，因其阻尼系数可调使车辆具有良好的减振性能，故可以使车辆在行驶过程中更加平稳舒适。在2012年初，国务院正式颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(20122020年)》[2]上，重点推进了汽车在新能源产业上的发展，提高了我国汽车产业的整体技术水平。节能换句话说也就是能够最便宜、最迅速地获得能源供应的“新能源”，用尽可能少的能源消耗来获得更多的经济效益。然而就目前的汽车发展状况而言，被动悬架应用于大多数汽车中，原因有二：
1、主动悬架相对于被动悬架成本高，不适合普遍用户。
2、主动悬架在控制时会消耗大量的能量，换而言之，目前还没有非常完善的方法去解决主动悬架的耗能问题[1]。
因此，找出一种方法解决主动悬架耗能大的问题俨然成为目前研究的热点。在这个热点问题的推动下，通过能量回馈来解决这一问题渐渐浮出水面，能量回馈就可行性而言无疑是相对较好的一种方法。在如今节能减排的大环境下，能量回馈是减低能耗和减少使用成本的一个重要手段。因此，馈能型主动悬架应运而生，其目标就是回收由不平路面激励引起的振动能量，供以主动减振之用。
1.2电磁直线馈能悬架的发展概述
伴随着汽车产业在大潮流下的蓬勃发展，馈能型悬架作为新型节能环保型悬架成为各大汽车生产商研究发展的重点。首先遇到的问题便是能量回收的可行性以及可回收能量的方法和回收能量的大小。
自20世纪70年代末开始，一批学者从理论的角度对车辆悬架振动能量的回收做了全面而实际的可行性分析。因而到80年代末期，国内外开始对馈能型主动悬架做了更实际的研究工作和应用。到目前为止有两种类型的馈能悬架，一种是机械式馈能悬架，还有一种是电磁式馈能悬架。机械式馈能悬架安装有再生泵装置，但是在使用工况方面，它只能应用于某些特殊工况下。但电磁式馈能悬架受到其能量转换方面的优势，学者们的研究重心开始从机械式馈能悬架逐步转移到电磁式馈能悬架方面[1]。对于馈能型悬架的研究，目前主要集中在三个方面：①执行器的研究；②馈能特性的研究；③控制策略的研究
本文主要研究的是悬架的控制策略以及悬架的馈能效率。就控制策略而言，如何在悬架的安全性、舒适性和节能性三者之间做出平衡成为馈能型悬架研究的重点[36]。就馈能方式而言，目前能量回馈系统主要可以分为旋转电机式和直线电机式。
1.2.1电磁直线馈能悬架被动馈能研究概况
在2000年，日本东京大学的Suda教授研究出了直流旋转电机与滚珠丝杠机构相结合的电磁阻尼器[7]。通过试验研究了该阻尼器的馈能特性，并在接下来的研究中进行了改进，通过增加行星齿轮机构，并应用到载重车辆驾驶舱内，从而抑制驾驶室的振动幅度[8]。
在2003年，日本东京大学的教授Nakano提出一种用直线直流电动机作动器来实现汽车悬架系统整个的主动控制以及对振动能量这一块的回收的构想，并在后期通过天棚控制策略研究了该悬架系统对车辆动态特性的影响[9]。
到了2004年，Bose公司研制出一种直线电机作动器，这一举措大幅度的改善了车辆的动力学性能、转弯姿态控制效果并且在降低能耗方面也很出色[10]。
图1.1.Boss公司研制的直线电机电磁式作动器
在2005年，喻凡等教授针对某轿车的后悬架结构展开研究，创造出永磁直流电机与滚珠丝杠机构相结合的电磁作动器[15]，并进行了相应的特性试验，该实验初步验证了本电磁作动器的可行性。之后，又对该作动器做了整车台架试验，目的是为了验证车辆的减振性能和馈能性能[16]。

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