轮毂电驱动车辆主动悬架控制研究

【摘要】随着能源紧缺与环保问题的不断显现，电动汽车逐渐步入了人们的视野，就将来的发展趋势来看，其不断呈现出集成化、轻量化、智能化的特点。但从当前的技术水平和研究状况来看，传统的悬架系统在革新的电动轮技术当中仍然占据着重要地位。然而，科技发展的脚步仍在继续，不管是悬架系统还是电动轮本身，传统的结构概念必然会伴随着新科技、新产品的出现而被打破。传统悬架系统将逐步被体积小，可靠性高，操控性强的电控主动悬架所取代，而后者将成为未来悬架系统发展的必然趋势。轮毂电驱动车辆由于轮毂电机的引入，使得车辆的非簧载质量增大，导致其性能较传统悬架变坏，这是目前该悬架系统存在的一个亟待解决的问题。本课题通过建模仿真技术研究了如何使轮毂电驱动车辆主动悬架即电磁主动悬架既能保证车辆行驶安全性又能改善车辆乘坐舒适性。为了满足仿真实验的需求，本课题基于AMESim软件环境建立了电磁主动悬架动力学模型，该模型由永磁同步电机模块、齿轮齿条模块以及悬架主体模块组合而成，可以作为主动控制算法研究的被控对象应用于各种轮毂电驱动车辆之中。针对各种控制方法存在的不足之处，本课题在主动悬架控制问题中采用约束H∞状态反馈控制方法对悬架系统进行控制，该控制方法是通过H∞范数来保证系统的约束条件以及评价系统的性能指标。同时，本课题还应用磁场定向控制方案，id=0电流控制方法以及反馈线性化控制器对永磁同步电机进行控制，使其转矩跟随效果得以实现。最后，依照推导的求解控制器方法，本课题针对四分之一车（2DOF）悬架模型和永磁同步电机模型分别设计了约束H∞状态反馈控制器和反馈线性化控制器。在AMESim仿真环境中，通过闭环仿真实验，验证该电磁主动悬架和永磁同步电机的控制效果。仿真结果表明：永磁同步电机实现了对转矩的跟随，并且反馈线性化控制器能够达到较好的控制效果；电磁主动悬架在保证车辆的操纵稳定性的前提下，最大限度地提高车辆的乘坐舒适性，具有较高的实用价值。
【作者】于海洋；
【导师】陈虹；
【作者基本信息】吉林大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】电磁主动悬架；永磁同步电机；H∞性能；状态反馈；磁场定向控制；反馈线性化；

【参考文献】
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