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混合悬架多模式切换控制系统设计与试验研究

马晓炜  
【摘要】:主动悬架通过作动器对悬架系统进行主动控制,相较于被动和半主动悬架可以更好地改善车辆动态性能。为了解决主动悬架无法有效协调良好动态性能与能量消耗的难题,本文以集成直线电机和三级可调阻尼器的混合悬架作为研究对象,通过构建混合悬架多模式切换控制系统,明确各模式下的控制目标,并设计相应的控制策略来实现各模式的有效切换及其控制;根据直线电机的可逆性原理,结合可调阻尼器阻尼值的切换,提高能量利用率。为此,本文主要针对混合悬架多模式切换控制过程中存在的关键问题展开研究,主要研究内容如下:首先,理论分析混合悬架的结构特点并设计多模式切换控制系统。基于不同控制目标,选定合适的切换阈值,确定了四种工作模式(舒适性模式、安全性模式、综合性能模式和被动馈能模式)。在Simulink/Stateflow中,搭建多模式切换系统模型,仿真验证切换系统的有效性和切换阈值的合理性。然后,设计并构建局部及全局协调控制器。根据不同的工作模式下的控制要求,设计相应的控制策略及阻尼值,确定局部控制器的工作目标。并在多模式切换系统的基础上构建全局控制器,用来控制直线电机和可调阻尼器的模式切换。随后,以传统被动悬架作为比较对象,分析混合悬架四种模式下的控制效果,并对混合悬架在复杂工况的动力学性能和能耗特性进行仿真分析,验证混合悬架多模式切换控制系统切换控制的有效性。最后,进行台架试验研究。基于dSPACE的V型开发模式对多模式切换控制系统进行车辆动态性能和能量回收的试验研究,试验结果与仿真结果较为一致,验证了切换系统的有效性。


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