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当前,世界石油资源日益枯竭,原油价格持续攀升,而我国的汽车产量和保有量迅速增加,汽车节能技术已经成为国内汽车科技工作者所关注的热点。论文所研究的无外界动力源的主动悬架(简称无外源主动悬架)是在馈能型悬架的基础上将原本被耗散的汽车车轴和簧载质量之间的振动能量进行回收并用于主动减振,从而进一步改善悬架性能,为开发能量节约型的高性能悬架提供理论与技术支持。
首先,论文介绍了无外源主动悬架的基本结构并以能量流动为主线详细描述了该馈能型悬架主动模式和半主动模式的工作原理。除此之外,论文还对包含悬架使用性能及馈能性能在内的的综合评价方法进行了介绍。
其次,利用Matlab/Simulink软件对1/4车二自由度PID控制主动悬架及LQG控制主动悬架进行仿真,并对其主动模式及半主动模式进行了能量分析。研究结果表明:通过遗传算法优化的PID控制主动悬架半主动模式储存的能量可以满足其主动模式的能量消耗,相比之下,LQG控制主动悬架不仅能满足能量需求,而且可供回收能量更多。主动悬架可通过合适的控制方式实现能量自给,为无外源主动悬架的实现提供了重要的理论依据。
再次,以LQG控制作为无外源主动悬架策略,使用概率分布在满足悬架95.4%使用性能的前提下选取2倍的控制力标准差作为悬架的最大控制力。研究结果表明:无外源主动悬架的使用性能明显优于传统被动悬架,与传统的LQG控制主动悬架相比略差,而馈能性能相对于不具有馈能功能的传统被动悬架及传统LQG控制主动悬架具有明显的优势。
最后,通过对弹簧式、重力式和气体式三类蓄能器的结构特点进行对比分析,选择具有无噪声,响应良好,容量较大,可吸收脉动冲击作用,最高工作压力较大的气囊式蓄能器作为无外源主动悬架的储能/动力源装置。建立了蓄能器压力与功率输入与输出变化关系的动力学模型,在增加2kw负载并确定初始充气压力后,在不同容积下对无外源主动悬架的蓄能器进行动态仿真研究,结果显示:在满足工作压力上下波动不超过2.5%的条件下的蓄能器容积为1.6L。