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车辆悬架振动能量回收潜力巨大,而这部分振动能量一直未被重视与利用,主动悬架可显著改善车辆的行驶平顺性,但其能耗较大,未能被广泛应用。为此,本文提出一种直线电机式馈能型主动悬架,并对关键部件——永磁直线电机进行了理论和试验研究,提出了一种根据路况变化或人为需要切换悬架工作模式的控制方法,可使悬架单独工作在随动馈能模式或主动减振模式下,也可以根据需要实现两种模式的自由切换,旨在保持悬架系统减振性能良好的同时,回收悬架部分振动能量。 首先,构建了c-k-f并联的混合式悬架结构,介绍了馈能悬架的工作原理,接下来搭建了矢量变换下的直线电机数学模型及其控制模型,并进行了仿真分析,验证了直线电机控制系统的正确性。在直线电机模型的基础上,建立了馈能悬架的单轮数学模型,分析了减振器阻尼系数c对悬架减振性能及能量回收的影响,并据此确定了悬架的阻尼系数。 然后,提出了馈能悬架的模式切换控制原理,使悬架可工作在随动馈能模式或主动减振模式下,进行了馈能悬架性能仿真分析,搭建了台架试验,对直线电机特性和馈能悬架特性进行了试验验证,试验结果与仿真结果基本一致。 最后,在单轮汽车悬架性能研究的基础上,为了更真实的反映装载馈能悬架的汽车性能,以多体系统动力学为理论依据,应用多体动力学软件SIMPACK,结合昌河某微型轿车参数,建立了整车多体动力学模型,并在MATLAB/Simulink中建立了馈能悬架的控制系统模型和直线电机模型,进行了联合仿真分析。 研究表明,当路况较好时,汽车悬架工作在随动馈能模式下,该工作模式下馈能悬架的减振性能与传统悬架的减振性能基本一致,可满足大部分路况,在不影响乘坐舒适性的条件下回收悬架的振动能量;当路况较差或驾驶员对乘坐舒适性要求较高时,馈能悬架工作在主动减振模式下,此时悬架的减振性能明显优于传统悬架,显著的提高了汽车的行驶平顺性;而且,馈能悬架的工作模式可根据路况变化或人为需要自由切换,切换策略简单有效。