基于电磁直线作动器的主动悬架控制系统设计

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悬架作为汽车底盘的重要组成部件,其性能直接关系到车辆的行驶平顺性。传统的被动悬架因阻尼和刚度固定,无法兼顾平顺性与操稳性;而主动悬架可根据路况对主动力进行适时的调控,使悬架减振性能达到最优。因此,本文提出一种基于电磁直线作动器的主动悬架,并对其控制系统的控制方案以及软硬件进行开发设计,这对现今主动悬架的研究具有很高的借鉴价值。针对所提出的基于电磁直线作动器的主动悬架,本文首先利用ADAMS创建1/4主动悬架机械模型,并在MATLAB/Simulink中完成作动器与路面输入的数学模型的建立,这为后续控制策略的联合仿真研究奠定基础。然后根据所设计的作动器输出推力与电流的线性关系,针对该主动悬架提出了一种分层控制方案,即上层采用模糊PID控制器根据车身垂直加速度计算出所需的理想主动力,下层作动器控制器采用矢量控制驱动作动器实现理想主动力的跟踪。接着在MATLAB/Simulink中完成该控制策略的建模,并结合1/4主动悬架机械模型,通过联合仿真的方式对该控制方案的可行性进行仿真研究。仿真结果表明:相比于被动悬架,采用此控制方案的主动悬架在车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动载荷这三个方面均有所降低,可有效改善车辆的平顺性。最后为了验证仿真结果的有效性,选用TMS320F28335 DSP作为控制芯片,对电磁直线作动器控制器的软硬件进行设计。以此为基础,结合d SPACE实时仿真系统对主动悬架控制系统进行硬件在环仿真试验研究。将仿真结果与试验结果进行对比,进一步验证了所设计的控制系统的有效性。
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