主动悬架用直线作动器结构设计及性能分析

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基于电磁直线作动器的主动悬架控制方法研究

基于电磁直线作动器的主动悬架控制方法研究张肖肖;时岩【摘要】为了实现电磁直线作动器主动悬架中电磁阻力的有效跟踪输出,进一步提高悬架的性能,利用1/4主动悬架系统的动力学模型和作动器驱动电路模型,设计了LQG控制器和Fuzzy-PID控制器相结合的主动悬架分层控制系统.给出了电磁直线作动器主动悬架控制系统的设计方案,利用MATLAB/Simulink搭建模型进行仿真,并通过具体的台架试验验证.结果表明,主动悬架的减振性能得到了明显改善,其车身加速度和悬架动行程得到了大幅降低.研究结果对电磁悬架的主动控制方法研究具有一定的参考价值.%In order to achieve the tracking output of electromagnetic resistance in the active suspension with an electromagnetic linear actuator(EMLA),and improve the performance of suspension,the hierarchical control system is proposed.Based on a quarter active suspension dynamic model and the EMLA drive circuit model,the hierarchical control system is designed by combining LQG controller and Fuzzy-PID controller to track optimal active force automatically.The design of active suspension control system of the EMLA is presented,the model is constructed by using MATLAB/Simulink,then it is simulated and tested through specific platform.The results show that the vibration reduction characteristic of suspension is improved obvious-ly by using the mehtod,and the acceleration of car body and the suspension working space are reduced drastically compared with passive suspension.The research result has certain reference for the study of the active control of the electromagnetic suspension.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】8页(P109-116)【关键词】自动控制理论;电磁直线作动器;主动悬架;控制方法;减振特性【作者】张肖肖;时岩【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】U463.1电磁直线作动器可以实现悬架直线运动形式的动能与电能的直接转换，无须中间的转化环节，效率高[1-3]。

主动悬架的直线电机作动器控制系统分析

工业技术幸福生活指南 2019年第29期105幸福生活指南主动悬架的直线电机作动器控制系统分析邓波南京王行航空附件维修工程有限公司江苏南京 210000摘要：在对直线电机的直接推力进行控制的过程中，其采取的方法是以主动悬架控制系统为主，所设置的控制器主要包括了两种，分别是直线电机直接推力控制器、主动悬架最优控制器。

在结合这两种控制器时，就可以构成为主动悬架电磁作动器控制系统。

基于此，本文从主动现价最优控制器和直线电机直接推力控制器这两个方面对主动悬架的直线电气作动器控制系统进行了分析。

关键词：主动悬架；直线电机作动器；直接推力控制一、主动悬架最优控制器的设计本文主要是对1/4车模型主动悬架控制系统的设计进行了研究分析，并且一次为基础，建立了相应的模型，针对悬架系统的设计，主要假设如下： ①不管是悬挂质量还是非悬挂质量，都是属于刚体；②在悬架系统中，具有着线性刚度的特点；③在实际工作中，对于悬架而言，不能与缓冲块发生碰撞现象；④在汽车行驶的过程中，轮胎要具备线性刚度，始终与地面进行接触。

1/4车模型的主动悬架控制系统包含了双质量，分贝为弹簧和作动器，因此又被称作为二自由度振动系统，其中对于直线交流感应电机而言，就被称作为作动器。

图中字符的含义如下： m s ——簧上质量；m u ——簧下质量；z r ——路面激励；u ——作动器所产生的电磁力；K s ——悬架刚度；z u ——非悬挂质量位移；z s ——悬挂质量位移。

按照牛顿的第二定律，在1/4主动悬架系统中，所构建的动力学方程为： ()()()u z z K z z Z m u z z K Z m r u t s u s u us s s s −=−+−+=−+K u &&&& 在动力学方程中，其中包括了状态变量和输出变量。

其中状态变量包括了s Z &、uz 、u Z &、s z ，分别表示为振动速度、非悬挂质量位移、振动速度及悬挂质量位移，由此可以知道状态向量的公式表示为：[]Tu u s Z ,z ,Z ,Z X &&s =，而对于控制输入向量，是用[]u =U 进行表示，对于路面扰动而言，表示为[]r Z W =。

主动式悬挂系统设计及其在汽车操控性能中的研究

主动式悬挂系统设计及其在汽车操控性能中的研究引言汽车行驶时的悬挂系统是影响汽车操控性能的关键因素之一，其直接影响车辆行驶的平稳性、舒适性、安全性和操控性等方面。

传统的悬挂系统通常采用被动式悬挂结构，但随着汽车工业的不断发展和技术的进步，主动式悬挂系统逐渐成为汽车行业的一个热点研究课题。

本文将介绍主动式悬挂系统的设计原理和其在汽车操控性能中的重要作用，为读者对该领域有更深入的了解和认识提供参考。

主动式悬挂系统的设计原理传统的被动式悬挂系统通过减震器、弹簧和悬架等结构组成，在汽车行驶过程中承受车辆的冲击和震动，以达到保持车身稳定和悬挂系统对路面的适应性。

而主动式悬挂系统则采用先进的电控技术，通过检测车辆的运动状态和路面反馈信息，控制悬挂系统的行为来对路面的反应进行自适应调整，以改善车辆的行驶稳定性、舒适性和安全性。

主动式悬挂系统主要由以下几个关键部分组成：1. 悬挂系统传感器：用于检测车辆运动状态以及路面反馈信息。

2. 控制单元：负责接收传感器信号、开展计算和控制悬挂系统的行为。

3. 调节阀或执行机构：用于调整悬挂系统的行为。

主动式悬挂系统的调节方式通常分为两种：1. 电控调节：通过电控技术调整悬挂系统的行为，包括硬度、反弹和压缩等方面。

2. 液压调节：通常采用阀门或执行机构，通过调整油路来控制减震器的行为。

主动式悬挂系统在汽车操控性能中的研究主动式悬挂系统对汽车操控性能的提升是显著的，其主要表现在以下几个方面：1. 悬挂系统自适应调整：主动式悬挂系统通过检测车辆状态和路面反馈，自动调整悬挂系统，以适应不同的路况和驾驶风格，使车辆行驶更为平稳和舒适。

2. 悬挂系统负载调整：主动式悬挂系统可以根据车辆负载变化和行驶状态的不同，调整悬挂系统的硬度和结构，以保持其对路面的适应性和稳定性。

3. 悬挂系统弹簧压缩调节：主动式悬挂系统可以根据路面的情况和车速的不同，调节弹簧的压缩行为，以减少车辆的颠簸和摇晃，提高行驶的稳定性。

底盘部件主动悬架简析课件

执行器
电动机或液压泵
根据控制单元的指令调整悬挂系统的刚度和高度。
减震器
根据控制单元的指令调整减震效果。
工作原理简述
通过传感器监测车辆的状态和驾驶员的意图，将信号传递给控制单元。
控制单元根据特定的算法计算出最佳的悬挂系统状态，并将指令传递给执行器。
执行器根据指令调整悬挂系统的刚度和高度，以实现最佳的乘坐舒适性和操控稳定性。
20世纪90年代初，一些汽车制造商开始推出搭载主动悬架的原型车，并在市场上引起了广泛关注。
进入21世纪以来，随着计算机技术和传感器技术的发展，主动悬架的技术水平不断提高，并逐渐成为高端汽车的标准配置。
02
主动悬架系统组成及工作原理
传感器
01
02
03
车辆高度传感器
监测车辆相对于路面的高度，将信号传递给控制单元。
制动力分配
合理的制动力分配能够提高车辆的操控性和稳定性。
制动盘尺寸
制动盘尺寸过大可能导致制动响应延迟，过小则可能影响制动效果。
制动摩擦材料
不同的制动摩擦材料具有不同的性能特点，如摩擦系数、耐热性等。
动力系统对主动悬架性能的影响
发动机布局
不同的发动机布局对车辆重心和重量分布产生影响，从而影响操
06
底盘部件主动悬架的发展趋势与展望
技术发展方向
1 2
智能化
采用先进的传感器、控制器和执行器，实现底盘部件的智能化控制，提高驾驶的舒适性和安全性。
电动化
采用电动动力系统，实现底盘部件的电动控制，降低排放和噪音，提高Hale Waihona Puke 源利用效率。3轻量化
采用轻量化材料和设计，减少底盘部件的重量，提高车辆的燃油经济性和操控性能。

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析对于汽车主动悬架系统建模和动力特性仿真分析，可以分为两个方面，即建模和仿真。

首先是汽车主动悬架系统的建模。

建模的目的是通过数学方程和物理模型来描述悬挂系统的运动和特性。

建模可以从两个方面入手，一是车辆运动模型，二是悬挂系统模型。

车辆运动模型是描述车辆整体运动的数学模型，它包括车辆的质心、惯性力、加速度等参数，并考虑到车辆在不同路面条件下的受力情况。

一般可以采用多自由度的运动方程来描述车辆的运动。

悬挂系统模型是描述悬挂系统特性的数学模型，它包括弹簧、阻尼、悬挂支架等组成部分，并考虑到悬挂系统的动力学特性，如频率响应、刚度、阻尼等参数。

根据悬挂系统的工作原理和设计参数，可以建立悬挂系统的数学模型。

其次是动力特性的仿真分析。

仿真分析的目的是通过数值计算和仿真模拟来模拟和预测悬挂系统在不同工况下的动力特性。

可以通过将建立的悬挂系统模型和车辆运动模型导入仿真软件中进行仿真分析。

动力特性的仿真分析包括四个方面：路面输入、悬挂系统响应、车辆运动和动力性能评估。

路面输入是指对车辆行驶过程中的路面输入进行模拟和预测，可以通过信号生成器生成不同频率、振幅和相位的路面输入信号。

悬挂系统响应是指悬挂系统对路面输入做出的响应。

可以通过差动方程、拉普拉斯变换等方法来求解悬挂系统的动态响应，并得到悬挂系统的频率响应曲线、阻尼比、刚度等参数。

车辆运动是指车辆在不同路面输入下的运动情况，包括车辆的加速度、速度、位移等参数。

可以通过对车辆运动模型进行数值计算和仿真模拟来模拟和预测车辆的运动情况。

动力性能评估是指对悬挂系统的性能进行评估和比较，可以通过对悬挂系统的频率响应、稳定性、舒适性等指标进行计算和分析，来评估悬挂系统的动力性能。

总的来说，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是一项复杂而又重要的任务，通过对悬挂系统的建模和仿真，可以帮助设计和优化悬挂系统，提高车辆的悬挂效果和驾驶舒适性。

主动悬架技术的分析

主动悬架技术的分析主动悬挂技术是一种可以根据不同的路面情况主动调整车身高度和减震效果的技术。

通过对路面条件的实时监测和分析，主动悬挂系统可以根据车辆的速度、负荷、操控状况以及路面的状态等因素，来自动调整车身高度和减震效果，以提供更好的行驶舒适性和稳定性。

主动悬挂技术的原理是基于传感器、计算机和执行机构的协同工作。

通过车辆上的传感器，可以实时检测到车辆的状态以及车轮与路面接触的情况；通过计算机系统，可以对传感器收集到的数据进行实时处理和分析；而执行机构则可以根据计算机的指令来操作车身高度和减震系统。

主动悬挂技术的优势在于它可以根据不同的路况自动调整车身高度和减震效果，因此可以提供更好的行驶舒适性和稳定性。

当车辆行驶在不平坦的路面上时，主动悬挂系统可以将车身调整到更高的高度，以提供更好的通过性和减震效果；而当车辆高速行驶时，主动悬挂系统可以将车身降低到更低的高度，以降低风阻和提高操控稳定性。

此外，主动悬挂技术还可以通过提高悬挂系统的刚度来减轻车身倾斜，使车辆更好地保持平衡。

主动悬挂技术的应用领域非常广泛。

首先，它可以应用于汽车领域，提高汽车的行驶舒适性和稳定性。

其次，主动悬挂技术也可以应用于军事领域，提高军用车辆在各种路况下的通过性和操控性。

此外，在公共交通工具和物流运输领域，主动悬挂技术也可以提高车辆的安全性和运输效率。

然而，主动悬挂技术也存在一些挑战和限制。

首先，主动悬挂技术的成本较高，需要更多的传感器、计算机和执行机构，增加了车辆的制造成本。

其次，主动悬挂技术的维修和维护也更加复杂，需要专业的人员和设备进行操作。

此外，主动悬挂技术的可靠性和耐久性也是一个问题，可能需要更频繁的维修和更高的维护成本。

总的来说，主动悬挂技术通过实时监测和自动调整车身高度和减震效果，可以提供更好的行驶舒适性和稳定性。

尽管存在一些挑战和限制，但随着科技的不断进步和成本的下降，主动悬挂技术将会在汽车和其他领域得到更广泛的应用。

主动悬架系统

主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。

根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。

全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。

作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0～15Hz，有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。

结构示意图见上图。

从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。

主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。

因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。

近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。

研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。

主动悬架的研制工作起始于八十年代。

Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。

其系统的响应可达30Hz，它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%。

还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit、Damlar Benz的试验样机系统、BMW 和Ford等。

然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。

结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。

这种系统在低频时（一般小于5或6赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。

由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。

尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。

主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。

减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。

这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。

接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。

在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。

通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。

同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。

比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。

此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。

通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。

总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。

通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。

这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。

主动悬架技术的分析

主动悬架技术的分析主动悬架技术（Active Suspension System）是一种通过控制车辆悬挂系统来适应路面状况和车辆动态特性的先进技术。

这种技术通过感知路面情况，对悬挂系统进行实时调节，从而提高车辆的乘坐舒适性、稳定性和操控性能。

本文将对主动悬架技术的原理、优势、应用以及发展方向进行分析。

首先，主动悬架技术的原理是通过传感器感知车辆运动状态和路面情况，然后将这些信息发送给控制器。

控制器根据接收到的信息实时计算出最佳悬挂特性，并通过液压、电动或者电磁力等方式对悬挂系统进行调节。

这种实时调节能够使车辆的悬挂系统更好地适应路面情况，保持车身平衡，减少车身摇晃和侧倾，提高乘坐舒适性和操控性能。

相比于传统悬挂系统，主动悬架技术具有以下几个优势。

首先，它能够大幅度提升乘坐舒适性。

传统悬挂系统在通过减震器提供悬挂刚度时，需要在舒适性和操控性之间找到一个平衡点。

而主动悬架技术通过实时调节悬挂特性，可以根据路面状况和车速自动调整刚度，使乘坐更加平稳舒适。

其次，主动悬架技术能够提高车辆的稳定性和操控性能。

主动悬架系统可以根据车速、转向角度、加速度等参数来实时调节悬挂刚度和阻尼，从而减少车身的侧倾和悬挂系统的回弹，提高车辆的稳定性和操控性能。

尤其在高速行驶和急转弯等情况下，能够更好地保持车辆的平衡和稳定。

此外，主动悬架技术还具有适应性强和可调节性好的特点。

悬挂系统可以根据路面状况的变化实时调整刚度和阻尼，因此可以适应各种路况和行车状态。

而且，主动悬架系统通常可以提供多种不同的悬挂模式，驾驶员可以根据自己的需求选择不同的模式，如舒适模式、运动模式等，从而调节悬挂特性，以适应不同的行车场景。

主动悬架技术在汽车行业的应用前景广阔。

目前，该技术已经在一些高端汽车中得到应用，如宝马、奔驰等。

随着技术的发展和成本的降低，预计主动悬架技术将逐渐普及到中低端汽车中。

尤其在城市交通日益拥堵的情况下，乘坐舒适性和操控性能将成为消费者购车的重要考虑因素，从而推动了主动悬架技术的市场需求。

圆筒型横向磁通直线电机式主动悬架作动器的设计

10.16638/ki.1671-7988.2021.04.021圆筒型横向磁通直线电机式主动悬架作动器的设计丁轲，古玉锋，张国庆（长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064）摘要：针对现有车用主动悬架作动器存在的输出力密度低、控制精度差、效率低等问题，提出了一种圆筒型横向磁通直线电机作动器。

在分析电机作动器的基础上，搭建了路面激励模型、1/4主动悬架数学模型以及LQG控制器模型，利用Matlab/Simulink进行仿真得出主动悬架作动器的主动力设计目标。

将该设计目标与圆筒型横向磁通直线电机作动器的Maxwell软件电磁力仿真结果进行对比分析，结果表明，主动悬架作动器的主动力设计目标与Maxwell仿真得到的电磁力数值基本吻合，为横向磁通直线电机应用于主动悬架的可行性进行了验证。

关键词：主动悬架；横向磁通；作动器；有限元分析中图分类号：U462.1 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2021)04-68-04Design Of Cylinder Type Transverse Flux Linear Motor ActuatorFor Active SuspensionDing Ke, Gu Yufeng, Zhang Guoqing（Key Laboratory for Highway Construction Technology and Equipment of Ministry of Education,Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710064）Abstract: Aiming at the problems of low output force density, poor control accuracy and low efficiency of existing vehicle active suspension actuators, a cylindrical transverse flux linear motor actuator is proposed. Based on the analysis of motor actuator, the road excitation model, 1/4 active suspension mathematical model and LQG controller model are built. The active force design target of active suspension actuator is obtained by Matlab/Simulink simulation. The design objective is compared with the electromagnetic force simulation results of Maxwell software of cylindrical transverse flux linear motor actuator. The results show that the design objective of active suspension actuator is basically consistent with the electromagnetic force value obtained by Maxwell simulation, which verifies the feasibility of applying transverse flux linear motor to active suspension.Keywords: Active suspension; Transverse flux; Actuator; Finite element analysisCLC NO.: U462.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2021)04-68-04前言主动悬架可以自动地调节悬架的刚度和阻尼，可以回收悬架系统振动的能量，既满足汽车的行驶平顺性，又节能环保。

主动悬架用直线作动器结构设计及性能分析

主动悬架用直线作动器结构设计及性能分析杨超;李以农;钟银辉;胡一明;郑玲【摘要】针对现有主动悬架作动器存在能耗大、功率密度低等不足,设计了一款电磁力大而波动小的永磁直线作动器.运用基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法对作动器气隙径向磁场进行解析,验证了所建的有限元模型.研究作动器电磁力及其波动特性,并用波动比评价其波动特性.结果显示:电磁力与输入电压和运行速度有密切关系;电磁力的波动随电磁力上升而增大,但波动比降低并逐渐稳定于6.8％左右.通过作动器电磁力计算并和被动减振器阻尼力测试值进行对比,表明所设计的的电磁作动器能够满足悬架对阻尼力的要求.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2015(037)009【总页数】7页(P1040-1046)【关键词】主动悬架;电磁直线作动器;电磁力及其波动【作者】杨超;李以农;钟银辉;胡一明;郑玲【作者单位】重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400044;重庆大学汽车工程学院,重庆400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400044;重庆大学汽车工程学院,重庆400044;重庆大学汽车工程学院,重庆400044;重庆大学汽车工程学院,重庆400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆400044;重庆大学汽车工程学院,重庆400044【正文语种】中文传统被动悬架只能在满足平顺性和操纵稳定性的矛盾中进行折衷，无法达到悬架控制的理想目标。

主动悬架系统通过控制调节悬架的刚度和阻尼力，突破传统被动悬架的局限，使汽车悬架特性与道路状况和行驶状态相适应，从而满足汽车平顺性和操纵稳定性的要求，逐渐成为悬架发展的新方向。

目前针对主动悬架的研究主要集中于悬架系统的建模和控制算法的研究[1-4]。

而作为车辆主动悬架系统的核心部件之一的作动器，其性能的好坏对悬架系统甚至整车性能都有重要影响，因此对作动器本体的深入研究不容忽视。

通过查阅国内外大量文献可知，目前针对车辆开发的主动悬架作动器大致可分为气-液式主动悬架系统、旋转转直线式主动悬架系统、磁悬浮式主动悬架系统和电磁直线式主动悬架系统等几大类[5]。

直线电机式主动悬架建模与试验研究

直线电机式主动悬架建模与试验研究汪若尘;谢健;叶青;孟祥鹏;陈龙【摘要】为实现悬架的主动减振,将直线电机作为汽车主动悬架的作动器.首先建立了1/4车辆主动悬架和直线电机的数学模型,并通过台架试验测试直线电机的输出电磁力,仿真结果与测试吻合较好,验证了直线电机数学模型的正确性;接着采用电流滞环控制和最优控制相结合的方法,根据路面激励状况,控制直线电机作动器输出相应主动力.最后采用dSPACE开发最优控制系统对主动悬架进行了试验.结果表明,所设计的控制系统能有效改善车辆舒适性和行驶安全性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】5页(P495-499)【关键词】主动悬架;直线电机;建模;试验研究;电流滞环;最优控制【作者】汪若尘;谢健;叶青;孟祥鹏;陈龙【作者单位】江苏大学汽车工程研究院,镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江212013【正文语种】中文悬架系统决定车辆乘坐的舒适性和车辆的操纵稳定性。

为此，国内外的学者对主动悬架系统的控制方法进行了大量的研究，但是，对主动悬架所用的作动器的研究却较少见。

近年来，电磁式主动悬架得到发展，但大多数电磁式的主动悬架需采用旋转电机作为中间转换机构[1-4]，不仅结构复杂，而且控制难度较大。

直线电机式主动悬架以直线电机[5]为作动器具有控制精度高、能量回收率高、无需润滑、结构简单和无需运动转换等优点[6]，受到国内外专家和学者的青睐。

本文中针对直线电机作动器，首先建立了直线电机数学模型和1/4车辆悬架的振动模型，其次采用电流滞环控制和最优控制相结合的方法，设计了直线电机式主动悬架主动力控制系统。

通过该控制系统，实现直线电机电磁力的跟踪控制。

最后采用dSPACE开发最优控制系统，对直线电机式主动悬架进行台架试验。

底盘部件-主动悬架简析

• • • 执行机构的作用是执行控制系统的指令，一般为发生器或转矩发生器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等）；测量系统的作用是测量系统各种状态，为控制系统提供依据，包括各种传感器（加速度、位移和力传感器）；控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令，其核心部件是电子计算机；
•
能源系统的作用是为以上各部分提供能量。
主动悬架系统按其是否包含动力源可以分为全主动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。
• 全主动悬架
全主动悬架是根据汽车的运动状态和路面状态，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使其
处于最佳减振状态。它是在被动悬架（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控作
用力的装置。通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。
电磁阀寿命约为100万次，外委制造，响应时间50ms。
• 电磁阀控制可调式减振器
电磁阀可调式减振器在工作缸的伸张腔和压缩腔表面上各开一个直径0.5mm的阻尼孔，并在工作缸与贮油缸之间增加中间缸，在中间缸安装电磁阀。通过控制油液在工作缸和贮油缸之间的流动，从而调节阻尼。结构如图6所示。 1.贮油缸 2.底盖-贮油缸 3.下连接环 4.导向座 5.油封垫 6.油封 12.工作缸 17.压缩腔 23.贮油腔在工作缸的复原腔和压缩腔侧壁上各开有直径0.5mm的孔，使减振液在拉伸腔、压缩腔和圆形旁通道流动。阀座将圆形旁通道下端封住，防止减振液流出。在中间缸侧壁上开有直径5mm的孔，穿过贮油缸外加一个高速开关的电磁阀，平时是常开的，用来得到软阻尼；当控制姿态时， 7.活塞杆 13.支承座 18.复原腔 8.上连接环 9.封板 14.中间缸 15.阀座 19.复原阀总成 10.减振器 16.活塞 22.电磁阀

《基于直线电机式作动器主动悬架的仿真研究》范文

《基于直线电机式作动器主动悬架的仿真研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，车辆行驶的平稳性、安全性和乘坐舒适性成为了消费者关注的重点。

主动悬架系统作为一种先进的车辆悬挂技术，其能够根据路面状况和车辆状态实时调整悬挂参数，从而显著提高车辆的操控性能和乘坐舒适性。

直线电机式作动器作为一种新型的作动器技术，其高响应速度、高效率以及低能耗等优势在主动悬架系统中具有广泛应用。

因此，基于直线电机式作动器的主动悬架仿真研究显得尤为重要。

二、研究背景与意义传统的被动悬架系统虽然能够满足基本的行驶需求，但在面对复杂路况和高速行驶时，其性能往往无法达到理想状态。

而主动悬架系统通过引入传感器和控制器，能够实时感知路面状况和车辆状态，从而调整悬挂参数，使车辆在各种路况下都能保持良好的行驶性能。

直线电机式作动器作为一种新型的作动器技术，其高响应速度和低能耗等优势使其在主动悬架系统中具有广阔的应用前景。

因此，对基于直线电机式作动器的主动悬架进行仿真研究，有助于深入了解其工作原理和性能特点，为车辆悬挂系统的设计和优化提供理论依据。

三、直线电机式作动器主动悬架的原理与结构直线电机式作动器主动悬架系统主要由传感器、控制器、直线电机式作动器和悬挂系统等部分组成。

其中，传感器用于实时感知路面状况和车辆状态；控制器根据传感器采集的数据，结合预设的算法，实时调整悬挂参数；直线电机式作动器根据控制器的指令，驱动悬挂系统进行动作。

四、仿真模型的建立与验证为了深入研究基于直线电机式作动器的主动悬架性能，本研究建立了相应的仿真模型。

该模型首先对直线电机式作动器的工作原理和结构进行了详细描述，然后通过多体动力学软件建立了车辆悬挂系统的仿真模型。

在仿真模型中，我们设定了不同的路面状况和车速，以模拟车辆在实际行驶中的情况。

通过对比仿真结果和实际测试数据，验证了仿真模型的准确性和可靠性。

五、仿真结果与分析通过仿真实验，我们得到了基于直线电机式作动器的主动悬架在不同路况和车速下的性能数据。

车辆主动悬挂系统的动力学分析

车辆主动悬挂系统的动力学分析悬挂系统是车辆重要的组成部分之一，其主要功能是减震和保持车身稳定性。

近年来，随着科技的进步和对车辆性能要求的提高，车辆主动悬挂系统逐渐引起了人们的关注。

本文将对车辆主动悬挂系统的动力学进行分析。

首先，我们需要了解车辆主动悬挂系统的工作原理。

传统的悬挂系统主要由弹簧、阻尼器和稳定杆组成，通过控制这些部件的特性来实现对车身的控制。

而主动悬挂系统则是通过电机驱动，可以主动改变车身的高度以及悬挂系统的刚度和阻尼特性。

这使得汽车在不同的道路条件下能够实现最佳的悬挂效果。

其次，我们来看一下车辆主动悬挂系统的动力学表现。

首先是车身的垂直加速度。

对于传统的悬挂系统，由于刚度和阻尼是固定的，车辆在行驶过程中会受到较大的颠簸和冲击。

而通过主动悬挂系统的调节，车辆可以根据道路情况主动改变悬挂刚度和阻尼，从而在保持舒适性的前提下提高行驶稳定性。

其次是悬挂系统对车辆姿态的控制。

在车辆急转弯或突然换道的情况下，传统的悬挂系统往往无法及时做出反应，导致车辆侧倾或失去稳定性。

而通过主动悬挂系统的调节，车辆可以在短时间内根据驾驶员的操作来改变悬挂刚度，从而稳定车身，提高转弯和换道的安全性。

此外，车辆主动悬挂系统还可以通过调节高度来改变车辆的空气动力学特性。

在高速行驶时，降低车身高度可以减小风阻，提高车辆的稳定性和燃油经济性。

而在越野行驶时，增加车身高度可以提高底盘离地间隙，提升通过性。

然而，车辆主动悬挂系统也存在一些挑战和问题。

首先是系统的复杂性和成本。

相比传统的悬挂系统，主动悬挂系统需要更多的传感器和控制器来实现对悬挂刚度和阻尼的调节，这增加了系统的复杂性和制造成本。

其次是电能的消耗和能效问题。

为了实现主动调节，主动悬挂系统需要消耗大量的电能，这对车辆的能效有一定的影响。

再次是对系统可靠性和耐久性的要求。

车辆主动悬挂系统在长期使用过程中需要承受各种道路条件和工况的考验，因此对于系统的可靠性和耐久性有较高的要求。

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