关键词：馈能装置;;内置永磁环式磁流变阻尼器;;半主动悬架;;滑模控制;;果蝇优化算法
摘 要：随着汽车工业的发展以及能源和环境危机的加重,电动汽车将成为汽车产业未来发展的趋势。与此同时,人们对汽车乘坐舒适性和操纵稳定性的需求提出更高的要求。悬架系统作为汽车的重要组成部分,其性能的优劣会对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性产生至关重要的影响。其中,磁流变半主动悬架因其具有响应速度快、能耗少等优点成为汽车研究领域的热点。但传统磁流变阻尼器存在故障安全和磁流变液静置沉降等问题,一定程度上阻碍了磁流变阻尼器的普及应用。为此,在传统磁流变阻尼器中加入永磁环,设计新型内置永磁环式磁流变阻尼器,并为半主动悬架设计控制效果优良的控制算法,从而提高悬架系统的减振效果。同时,由于电动汽车存在着续驶里程短的问题,因此,如何节能成为电动汽车研究领域的热点之一。能量回收作为节能的重要手段,馈能型悬架也就随之诞生。为此,本文将为内置永磁环式磁流变阻尼器设计馈能装置,实现将汽车垂直振动的能量转化为电能储存在电池组中供驱动系统使用,提高电动汽车的续驶里程。具体的研究内容和相关工作如下:(1)在传统磁流变阻尼器结构基础上,结合常用馈能型阻尼器结构方案,设计出馈能型内置永磁环式磁流变阻尼器,在一定程度上缓解了传统磁流变阻尼器存在的故障安全和磁流变液静置沉降的问题且达到能量回收的目的。(2)以电磁学理论为指导,建立阻尼通道内磁感应强度数学模型,结合Bingham流体本构模型,推导了内置永磁环式磁流变阻尼器力学模型;通过对滚珠丝杠的动力学分析,构建了馈能装置的力学模型;最终完成馈能型内置永磁环式磁流变阻尼器力学模型。(3)依据汽车动力学理论,运用Matlab/Simulink仿真软件建立二自由度1/4车体悬架仿真模型,同时,根据该型阻尼器结构特征,建立能量回收仿真模型。(4)根据上述建立的悬架仿真模型和能量回收仿真模型,在滑模控制理论和果蝇优化算法理论的指导下,针对半主动悬架系统设计了控制效果优良的控制算法,并通过仿真分析验证了算法的有效性。以多种工况下的输入信号作为路面输入进行仿真建模,并将该控制算法仿真结果与其他控制算法进行对比,表明了所设计的控制算法相对于其他控制算法能有效提高悬架的减振效果。同时还将进行馈能仿真实验,考察馈能型阻尼器能量回收效率。(5)为检验所设计的馈能型内置永磁环式磁流变阻尼器是否能够满足汽车悬架的使用要求,结合馈能型内置永磁环式磁流变阻尼器的结构特征,完成试验平台的搭建,并在不同的输入激振信号下,对阻尼器开展示功试验,并对试验结果进行分析比较,以检验所设计的阻尼器能否满足工作需求。同时,在空载和负载两种条件下进行能量回收试验,以检验馈能型阻尼器能量回收效率。
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