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简论控制基于电机作动器主动悬架鲁棒制约站

收藏本文 2024-02-16 点赞:7250 浏览:23648 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本篇硕士论文于2010年至2013年间完成于上海交通大学。文章以基于电机作动器的主动悬架为探讨对象,在考虑电机作动器特性的基础上,将鲁棒制约算法运用到此悬架的主动制约之中,同时浅析了鲁棒制约算法对主动悬架性能的提升作用。首先,依据已经试制的电机作动器样机,建立了电机作动器的数学模型,包括电机模型和滚珠丝杠机构模型。在此基础之上,采取了基于电流滞环制约的电机制约系统,使得电机作动器能够对参考力矩进行跟踪。其次,将电机作动器进行线性化处理,得到包含电机作动器的车辆四分之一主动悬架模型。针对主动悬架系统中的多个可能的不确定参数和电机输出的高阶未建模不确定性,设计了主动悬架的μ综合制约器。通过仿真浅析得到,所设计的制约器能够很好地提升悬架乘坐舒适性。并且,鲁棒性能浅析表明μ综合制约器能够满足系统鲁棒性能的要求。再次,运用主/内环制约结构进行主动悬架的整车制约:主环用于计算主动制约力矩;内环包含电机制约系统,用于对主环求得的主动制约力矩进行快速和准确地跟踪执行。基于整车主动悬架模型,设计了主动悬架H∞主环制约器。通过仿真,将采取此制约器的车辆主动悬架与传统被动悬架的性能进行了比较。结果表明,所设计的H∞制约器能够提升悬架的乘坐舒适性,对车辆的垂向、侧倾和俯仰运动都有很好的抑制作用。最后,基于主/内环制约结构下混合H_2/H∞制约对策,将车辆质心加速度、悬架动行程、轮胎动位移和制约力矩选为H_2性能范数来度量,悬架动行程和制约力矩同时利用H∞范数作为性能度量。求解混合H_2/H∞制约器时,在H_2/H∞范数的折衷曲线上,选择合理的γ值,得到了同时满足乘坐舒适性与鲁棒性能指标的混合H_2/H∞制约器。仿真结果表明,所设计的主动悬架制约器在随机路面和凸块路面下都能够较好地提升悬架系统的乘坐舒适性,并且能够保持架动行程不超过最大可用悬架空间。关键词:电机作动器论文主动悬架论文鲁棒制约论文μ论文综合制约论文H∞制约论文混合H_2/H∞制约论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-12

    第一章 绪论12-20

    1.1 车辆电磁悬架的探讨背景12-13

    1.2 电磁悬架的进展与回顾13-17

    1.2.1 磁流变阻尼器13-14

    1.2.2 电流变阻尼器14

    1.2.3 直线电机作动器14-15

    1.2.4 旋转电机作动器15-17

    1.3 悬架制约算法的探讨近况17-19

    1.4 本论文探讨思路和内容19-20

    第二章 电机作动器20-28

    2.1 电机作动器的原理样机20-21

    2.2 电机作动器模型的建立21-23

    2.2.1 电机模型21-22

    2.2.2 滚珠丝杠传动模型22-23

    2.3 电机制约系统23-25

    2.4 电机与制约系统模型简化浅析25-26

    本章小结26-28

    第三章 Μ综合鲁棒制约器设计28-44

    3.1 不确定性系统描述28-31

    3.2 车辆主动悬架不确定模型的建立31-37

    3.2.1 四分之一车辆悬架动力学模型31-35

    3.2.2 电机电气模型35-36

    3.2.3 系统增广模型36-37

    3.3 μ综合鲁棒制约器设计37

    3.4 仿真结果及浅析37-42

    3.4.1 名义系统的闭环频率响应37-38

    3.4.2 名义系统的闭环时间响应38-39

    3.4.3 鲁棒稳定性和鲁棒性能浅析39-40

    3.4.4 不确定参数变化的情况40-42

    3.5 本章小结42-44

    第四章 主动悬架 H∞制约器设计44-56

    4.1 H∞制约简述44-45

    4.2 整车模型45-48

    4.3 主动悬架制约器设计48-51

    4.3.1 制约结构48-49

    4.3.2 H∞制约器设计49-51

    4.4 仿真结果及浅析51-55

    4.4.1 仿真参数值51

    4.4.2 随机路面输入51-55

    4.5 本章小结55-56

    第五章 混合 H_2/H∞制约器设计56-72

    5.1 混合 H_2/H∞制约不足描述56-57

    5.2 整车模型57-60

    5.3 主动悬架制约器设计60-61

    5.3.1 制约结构60

    5.3.2 混合 H_2/H∞制约器设计60-61

    5.4 仿真结果及浅析61-71

    5.4.1 随机路面输入62-67

    5.4.2 凸块路面输入67-71

    5.5 本章小结71-72

    第六章 全文总结72-74

    6.1 主要结论与革新点72-73

    6.2 探讨展望73-74

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