轮毂电机驱动电动汽车悬架系统振动控制方法研究

发布时间：2020-08-22 16:35

【摘要】：汽车已成为当今社会最重要的交通工具之一。近年来随着汽车产量和保有量的迅速增长,人类面临严峻的能源、环境和气候挑战。以电动汽车为代表的新能源汽车是实现交通可持续发展的最佳选择。轮毂驱动具有电机转矩响应比内燃机快速精确、并可通过线控技术直接实现各轮驱动力和制动力的独立控制等特点,已被视为电动汽车的最终驱动形式。但由于其一方面增加了整车的非簧载质量,另一方面轮毂电机的直接承受地面激励,二者均影响了电动汽车的振动特性。本文针对轮毂驱动电动汽车悬架系统振动问题,进行了如下研究:首先,建立1/4电动汽车线性悬架系统动力学模型,分析其动力学特性;分别在簧载质量和非簧载质量上附加线性动力吸振器,建立悬架-线性吸振系统微分方程并求解,得到悬架-吸振系统的动态特性并进行参数影响分析,结果表明线性吸振器能够有效地抑制簧载质量和非簧载质量在其固有频率附近的振动。接下来,在簧载质量上附加立方刚度非线性动力吸振器(非线性能量阱,NES),建立电动汽车悬架-NES系统微分方程,采用复变量-平均法对方程进行求解,分析悬架-NES系统的分岔特性及平衡点的稳定性,得到系统可能出现强调制响应的参数区间,并得到悬架-非线性吸振系统的动态特性,结果表明,非线性吸振器能够降低簧载质量在其共振区附近的振动。然后,将控制作用施加在线性动力吸振器上,建立电动汽车悬架-主动吸振系统微分方程,获得控制系统的状态方程,基于二次线性最优控制理论,设计主动动力吸振器,分别在路面正弦激励和随机激励条件下,对悬架-主动吸振系统的动态特性进行分析,并讨论悬架系统相关参数对悬架-主动吸振系统的影响。最后,将控制作用直接施加在悬架系统上,建立电动汽车主动悬架系统的微分方程,获得控制系统的状态方程,基于二次线性最优控制理论,设计主动悬架系统,分别在路面正弦激励和随机激励条件下,对主动悬架系统的动态特性进行分析,并讨论悬架系统相关参数对主动悬架系统的影响,并进行了实验验证。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72
【图文】：

c 吸振器位移 d 主动控制力图 4.2 路面正弦激励下车速为 60 km/h 时线性悬架-簧载主动吸振系统响应Fig. 4.2 Responses of linear suspension-sprung active linear absorber system under road sinusoidalexcitation with the speed v=60 km/h图 4.2a 为车身加速度随时间的变化曲线，可以看出：线性悬架、线性悬架-簧载振系统及线性悬架-簧载主动吸振系统的车身加速度曲线均以正弦形式变化；由 7.9s~8.的局部放大图可以看出，线性悬架系统与线性悬架-簧载吸振系统的车身加速度的时域应是基本相同的，而线性悬架-簧载主动吸振系统的车身加速度响应的幅值略小于前面者的车身加速度的幅值；由此可以看出，簧载主动吸振器具有比簧载吸振器更好的吸效果，而簧载吸振器在 60km/h 时的车速条件下没有明显的吸振作用。图 4.2b 为悬架行程随时间的变化曲线，可以看出：线性悬架、线性悬架-簧载吸振系统与线性悬架-载主动吸振系统的悬架动行程均在-0.025m~0.025m 之间以正弦曲线的形式变化；由局放大图可知，线性悬架-簧载主动吸振系统的悬架动行程的幅值略小于其他两个系统，明在 60km/h 的车速条件下，簧载动力吸振器及簧载主动吸振器对于悬架动行程无明

车身加速度、悬架动行程以及主动控制力的幅值均显著增大。图4.3a 为车身加速度随时间的变化曲线，可以看出：线性悬架、线性悬架-簧载吸振系统及线性悬架-簧载主动吸振系统的车身加速度曲线均以正弦形式变化；由 7.93s~7.95s 的局部放大图可以看出，线性悬架-簧载主动吸振系统的车身加速度的幅值<线性悬架-簧载吸振系统的车身加速度的幅值<线性悬架的车身加速度幅值；由此可以看出，簧载主动吸振器具有比簧载吸振器更好的吸振效果，而簧载吸振器在 120km/h 的车速条件下也具有

减小了车身加速度与悬架动行程，与图 4.4a 和图4.4b 所示结果相一致；在 f=0~3Hz 范围内，簧载动力吸振器质量的位移大于 0，而当 f>3Hz时，其位移基本为 0，因此簧载吸振器仅仅在低阶共振区起到吸振作用，在其他区域，吸振作用不明显；簧载主动吸振器位移在 f=0~25Hz 的范围内，其幅值均大于 0，不仅在低阶共振器起到吸振作用，而且在其他区域依然有一定的吸振作用，再次说明，簧载主动动力吸振器提高了吸振器的工作范围。图 4.4d 为主动控制力不同频率下的幅值变化情况，可以看出：主动控制力存在两个峰，一个在 1.5Hz 附近（低阶共振区）

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本文编号：2800900