电动式主动馈能悬架综合性能的协调性优化

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1、电动式主动馈能悬架综合性能的协调性优化黄昆，张勇超，喻凡，顾永辉（上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240）摘要：针对永磁直流无刷电机结合滚珠丝杠结构的电动式主动馈能悬架，建立了车辆悬架和控制电路模型，基于电动馈能悬架可回收路面振动能量的特性，进行了馈能悬架动力学性能和馈能效果的协调性分析。利用MATLAB/Simulink软件仿真，分析电机常数k值对悬架动力学性能和馈能效果的影响，并采用功能系数法对k值进行优化，在保证电动悬架馈能效果的同时，显著改善其动力学性能。关键词：主动悬架；电机常数；馈能效果；协调性优化中图分类号

2、：U461文献标识码：ACoordinateOptimizationforSyntheticalPerformanceofElectricalEnergy-RegenerativeActiveSuspensionHUANGKun，ZHANGYongchao，YUFan，GUYonghui(S.K.L.Mech.Sys.&Vib.,Ins.,ShanghaiJiaoTongUniv.,Shanghai200240)Abstract:Aimingatenergy-regenerativeactivesuspensionwhosemotoract

3、uatorwascomposedofapermanent-magnetdirect-currentmotor,aballscrewandanut,thesuspensionmodelandthecontrolcircuitmodelweresetupseparately.Basedonthecharacteristicthattheelectricalenergy-regenerativesuspensioncanreclaimtheroad’svibrationenergy,thecoordinateanalysisforitsdynam

4、icperformanceandenergy-regenerativeeffectwasconducted.ThroughthesimulationusingMATLAB/Simulinksoftware,theinfluencethatmotorconstantkexertedonthedynamicperformanceandenergy-regenerativeeffectwasanalyzed.Then,thekvaluewasoptimizedthroughfunctioncoefficientmethod.Theoptimalk

5、valueguaranteedtheenergy-regenerativeeffectoftheelectricalsuspensionandimproveditsdynamicperformanceaswell.Keywords:activesuspension;motorconstant;energy-regenerativeeffect;coordinateoptimization车辆悬架系统在乘坐舒适性和操纵稳定性方前人发表的研究成果主要针对传统被动悬架[1-6]面起着至关重要的作用，特别是主动悬架系统能使的振动能量回收潜力进行了一

6、些分析和研究，车辆获得更好的行驶平顺性。但是主动悬架的高能以振动能量的回收效率作为主要评价指标，缺乏对耗无疑成了这项技术推广的一道障碍。电动式主动悬架系统动力学性能和馈能效果的协调性考虑，本馈能悬架概念的提出，为上述问题的解决提出了一文以此为切入点，建立了直流无刷电机结合滚珠丝[7]种方法，即通过对不平路面引起的振动能量进行回杠结构的电动式主动馈能悬架系统模型，利用收，将原本以热能形式耗散掉的能量转变为可以利MATLAB/Simulink软件进行动力学仿真，通过选用的电能，以降低主动控制的能耗。取不同的电机常数k，对悬架系统的动力学性能与馈

7、能效果进行协调性优化。收稿日期：2008-01-14基金项目：国家自然科学基金资助项目（50575141）作者简介：黄昆(1984-)，男，河北廊坊人，博士生，主要从事车辆主动悬架系统控制研究.喻凡(联系人)，女，教授，博士生导师，电话(Tel.):021-34206067;E-mail:fanyu@sjtu.edu.cn.由黎卡提方程计算出最优控制反馈增益矩阵1电动式主动馈能悬架系统模型Kr，从而得到理论主动作用力：1.1二自由度1/4车辆模型FKref=−rX（6）建立二自由度的1/4车辆模型如图1所示。模型中假设：①车辆左右两侧对称；

8、②车辆前后部分1.2系统控制电路模型影响很小；③轮胎等效为忽略了阻尼的弹簧。系统采用永磁直流无刷电机结合滚珠丝杠结构[8]作为主动悬架作动器，此作动器有如下性质：（1）电机反电动