集成式电磁悬架用直线作动器的性能仿真文献综述

 2022-11-29 16:14:34

1.本课题的研究价值和意义

悬架系统性能的优劣对整车性能有重大影响,过去国内外研究者针对主动悬架系统的控制方法进行了大量的研究工作,但对于主动悬架系统中所采用的作动器的相关研究却相对较少。主动悬架能使车辆在不同行驶条件下的舒适性和操纵稳定性达到最优,其实质就是在车轮和车架之问增加一个自动控制的力发生器,在路面输入的随机激励下使车身始终保持最小的振动响应,并满足轮胎接地压力波动不过大的要求。

现有主动悬架作动器普遍存在响应慢、能耗大、蓄能效率低和可靠性差等不足之处,并且使汽车悬架系统变得相对复杂,采用电磁作动器可以避免以上问题。电磁作动器结构紧凑、响应时间短、精度高、无接触摩擦、无润滑、可控性好,而且可以实现能量回收等等。

随着电子元器件性能的飞速发展,电磁直线式主动悬架的优点越来越明显,它具有结构简单、响应快速以及可将振动能量进行回收等诸多优点,因此成为人们目前关注的热点。相对液压悬架系统而言,电磁悬架系统具有较少的部件和机械部分,系统配置更为简单,其密封性能要求也比空气悬架系统要低。与被动悬架系统相比,主动悬架系统能够明显提高车辆的平顺性。

2.国内外研究现状

来飞等人应用电磁感应的基本原理,设计了一种响应快、出力大和动行程长的车辆主动悬架用作动器。建立了该作动器的集总的动力学模型并进行仿真;同时对制作的样机进行了斜坡电压输入和方波电压输入的电磁力测试,测试与仿真结果很好吻合,验证了模型的准确性、最后,结合最优控制理论和矢量控制方法。对包含作动器动力学模型的车辆主动悬架系统进行了正弦路面激励下的仿真分析,结果表明,与被动悬架系统相比,主动悬架系统能明显提高车辆的平顺性。

岳光照、邓兆祥等人在探讨电磁作动器工作原理和影响因素的基础上,对电磁作动器进行了结构设计和电磁分析。建立了电磁作动器基于集总元件的数学模型以及有限元模型,并进行了对比分析,结果表明:通过FLUX和ANSOFT两款软件进行有限元仿真分析,所得电磁力吻合很好,而基于集总元件数学模型得到的电磁力,除超调量稍小外,其变化趋势和稳态值均与有限元仿真结果相同,说明几个模型是等效的。此外还

详细探讨了结构参数、材料参数、电气参数等因素对电磁作动器电磁力的影响,得到了电磁力随之改变的幅度和规律,为作动器的优化设计提供了方法和建议。

白先旭等人在 Wang 和 Wang (2009)提出的集成相对位移自传感MR 阻尼器(Integrated relative displacement self-sensing magnetorheological damper, IRDSMRD)的原理的基础上,开发了一种 IRDSMRD 原型及其电子系统;提出了一种能量自供给的相对位移自传感MR阻尼器 (Self-powered self-sensing magnetorheological damper, SPSSMRD)的原理,开发了一种 SPSSMRD 原型;建立了基于 MTS 849 和实时仿真实验系统(Type: DS1103, dSPACE GmbH)的实验测试系统对 SPSSMRD/IRDSMRD 原型进行了实验测试;在此基础上,一方面提出了一种基于“Pareto 优化”原理实现对 SPSSMRD/IRDSMRD 的性能的协调优化的方法,另一方面提出并实现了一种基于 SPSSMRD/IRDSMRD 的单自由度(Single degree-of-freedom, SDOF)半主动振动与冲击控制系统。

Jiongkang Lin,Ka Wai Eric Cheng等人研究了LSRA在电梯垂直支撑系统中的应用。其直接驱动控制方法是为克服控制复杂性而开发,并满足其性能。带PD控制的LSRA汽车电磁主动悬架系统程序是第一次开发,其主动悬架系统的主要目标是减少或消除振动危害并隔离车辆道路不平整造成的影响。Bart L.J.Gysen等人提供额外稳定性的主动悬架系统以及通过主动侧倾和俯仰控制实现的机动性。在转弯和制动期间,以及消除道路红外线的规律,从而提高车辆和乘客的安全性驾驶舒适。将各种技术与采用管状结构的电磁悬挂系统带有被动弹簧的永磁执行器(TPMA)。基于关于道路测量和文献结果,推导了电磁悬挂系统的设计规范。

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