基于磁流变减振器的汽车半主动悬架系统控制研究

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汽车半主动悬架优点体现在成本低、性能优、体积较小等,在海内外学术界、工程界得到密切关注。磁流变减振器的实现机制是借助于减振器线圈流经的电流对阻尼力进行调控,它的优势体现在能耗小、响应速度快,成为汽车半主动悬架领域研究的重要对象。本文基于辽宁省教育厅项目“轮毂电机驱动电动汽车垂向振动负效应控制研究”(编号JJL202015402),以磁流变减振器为研究对象,对其创建模型,同时基于该减振器展开半主动悬架系统的控制研究,主要内容为:首先,测试减振器性能,基于实验数据对减振器的双黏性、滞回等属性进行分析,并在此基础上构建减振器的双曲正切模型,在仿真平台上完成仿真模型的创建,通过分析对比仿真输出与实际实验输出,验证所建模型的准确性,同时设计磁流变减振器逆模型,为悬架控制提供支持。其次,构建随机路面和脉冲路面模型,创建两自由度四分之一半主动、被动悬架模型,以此为基础,对悬架系统传递特性展开分析,并给出具体的性能评价指标,从而为前者悬架控制研究提供支持。然后,以天棚阻尼控制策略作为切入点,进一步引入地棚阻尼控制思想,对单一运用天棚阻尼控制的局限性进行改进,提出半主动悬架系统天地棚阻尼混合控制方法。分析天地棚阻尼混合控制方法中的阻尼权重系数对悬架系统性能的影响,并明确参数遴选区间以及阻尼系数的可调性范围,最后结合分数阶PID控制器,使天地棚阻尼混合控制方法与分数阶PID控制器实现联合,实现执行器的闭环控制。最后,以磁流变减振器正、逆以及路面模型为基础,运用天地棚阻尼与分数阶PID联合控制方法进行悬架控制研究,同时对悬架系统性能进行评价。研究结果表明:本文构建的磁流变减振器正、逆模型,能够满足车辆半主动悬架系统仿真研究的要求,提出的联合控制方法能对汽车非簧载质量、簧载质量的振动进行较佳的抑制。
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