【摘 要】
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电动汽车具有无污染、能量转化率高等优点,被视为未来汽车的发展方向,汽车悬架系统是影响汽车性能的重要组成部分,主动悬架系统可适应不同的行驶工况,实时的提供最佳的主动力来改善汽车行驶平顺性,显著提高汽车的舒适性能。由于存在结构复杂、成本大、能耗高等问题,限制了其在电动汽车上的应用。馈能型主动悬架既能进行主动控制,提高汽车行驶性能,又能利用作动器电机的馈能特性回收部分车身振动能量,降低主动悬架系统能耗,
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电动汽车具有无污染、能量转化率高等优点,被视为未来汽车的发展方向,汽车悬架系统是影响汽车性能的重要组成部分,主动悬架系统可适应不同的行驶工况,实时的提供最佳的主动力来改善汽车行驶平顺性,显著提高汽车的舒适性能。由于存在结构复杂、成本大、能耗高等问题,限制了其在电动汽车上的应用。馈能型主动悬架既能进行主动控制,提高汽车行驶性能,又能利用作动器电机的馈能特性回收部分车身振动能量,降低主动悬架系统能耗,减轻电动汽车在提升续驶里程上的能耗压力,提高在电动汽车上的适用性。本文以电动汽车馈能型主动悬架为研究对象,围绕汽车主动悬架控制系统设计和馈能特性展开研究,论文的主要研究内容包括:（1）考虑到汽车行驶平顺性和操纵稳定性,首先设计了主动悬架的最优控制系统,应用层次分析法确定最优控制系统中各性能指标权重系数的值。通过仿真分析,该最优控制系统能显著的提高汽车的平顺性且保证汽车的操纵稳定性,验证了层次分析法在最优控制系统权重系数确定上的适用性。然后在最优控制系统的基础上应用复合控制的思想,将模糊控制和最优控制结合,设计了主动悬架的复合控制系统,进一步提升汽车的行驶性能。（2）确定永磁同步电机结合滚珠丝杠的电磁作动器结构作为主动悬架系统执行器,在分析了电机四象限工作原理及其在工作电路中能量流动的基础上,结合滚珠丝杠传动原理,从能量回收角度出发,推导出了该电磁作动器工作的模式变量。根据模式变量制定了主动悬架系统能量回收策略,将电磁作动器的工作模式划分为“主动模式”、“馈能模式”、“制动模式”三种工作方式,并设计了相应的电磁作动器工作模式切换的控制电路。（3）以馈能效率和自供能效率作为主动悬架系统能量回收的评价标准,从理论上分析了影响主动悬架能量回收的因素,在此基础上根据主动悬架系统的结构参数需求,设计并匹配了电磁作动器的主要参数。根据主动悬架能量回收策略,在Matlab/Simulink中搭建了能量回收的仿真模型,分析了电磁作动器电机电磁力系数对主动悬架能量回收效率的影响;在不同的行驶工况下,分析了电磁作动器能量回收的自供能效率和馈能效率。（4）电磁作动器的输出力矩的快速响应是保证主动悬架系统性能关键,为提高主动悬架系统的响应特性,设计了主动悬架系统的双回路控制系统。主回路控制系统采用最优控制系统对主动悬架进行控制,根据不同的行驶工况,实时计算主动悬架系统需求力;力矩跟踪回路以永磁同步电机直接转矩控制策略对主动悬架电磁作动器进行输出力矩控制,仿真结果表明电磁作动器具有较好的转矩响应和力矩跟随特性,满足主动悬架系统的力矩需求。
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