本文關(guān)鍵詞：基于超磁致伸縮作動器的車輛垂向振動主動懸架仿真研究

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【摘要】：高速車輛的迅猛發(fā)展給人們出行提供了諸多便利,為經(jīng)濟區(qū)域化的形成奠定了堅實的交通基礎(chǔ)。與此同時,車輛運行過程的結(jié)構(gòu)振動問題也隨之加劇,引發(fā)了一系列的不良影響。改善轉(zhuǎn)向架性能的主動控制方法是解決上述問題的主要途徑之一,因此主動懸架控制系統(tǒng)的研究具有重要的研究價值且也必將成為未來懸架系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。針對主動懸架中傳統(tǒng)作動器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能較大以及減振效果較差等問題,本文采用新型智能型超磁致伸縮作動器用于主動懸架系統(tǒng),達到對車輛振動進行控制抑制,提高車輛運行平穩(wěn)性、乘坐舒適性的目的,同時,本課題對延長車輛零部件和軌道路基的使用壽命、降低對周圍環(huán)境的影響也具有重要的意義。首先,對引起車輛振動的根源進行系統(tǒng)的分析,利用離散傅立葉變換法將頻域軌道譜轉(zhuǎn)化成時域形式的軌道不平順;另一方面,對超磁致伸縮作動器的工作機理、性能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究。在分析車輛垂向振動原理和超磁致伸縮作動器伸縮特性的基礎(chǔ)上,分別建立了6-DOF車輛垂向振動模型和超磁致伸縮作動器的動力學(xué)模型。其次,在提出將超磁致伸縮作動器作為車輛主動懸架的力發(fā)生器方案的基礎(chǔ)上,利用基于頻響函數(shù)的子結(jié)構(gòu)法建立了作動器與懸架系統(tǒng)耦合關(guān)系模型,揭示了超磁致伸縮作動器作動規(guī)律和車輛垂向振動之間的耦合性和參數(shù)匹配關(guān)系;通過對超磁致伸縮作動器的動力學(xué)模型用于6-DOF車輛主動懸架模型中的力輸出控制模型和位移輸出控制模型分別進行分析,得出超磁致伸縮作動器能夠滿足車輛主動懸架中主動力的要求,但不能滿足驅(qū)動位移要求,因此,本文設(shè)計了適用于超磁致伸縮作動器瞬時響應(yīng)的位移放大機構(gòu),保證了一定的放大倍數(shù),滿足了超磁致伸縮作動器用于車輛主動懸架中的要求。最后,將位移放大機構(gòu)與超磁致伸縮作動器模型相結(jié)合,對比研究了不同放大倍數(shù)對超磁致伸縮作動器控制效果的影響。并將位移放大機構(gòu)與超磁致伸縮作動器模型連接于車輛主動懸架模型中,在MATLAB/Simulink中搭建基于超磁致伸縮作動器的車輛主動懸架控制模型,通過仿真對比分析主動懸架系統(tǒng)和被動懸架系統(tǒng)中的車輛振動響應(yīng)控制狀況,驗證了將超磁致伸縮作動器用于車輛主動懸架中對車輛垂向振動進行抑制的效果。
【關(guān)鍵詞】：超磁致伸縮作動器 車輛 垂向振動 主動控制
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 車輛主動懸架的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 超磁致伸縮材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的研究內(nèi)容12-14
• 2 軌道不平順及舒適性指標(biāo)14-22
• 2.1 前言14
• 2.2 軌道不平順譜14-17
• 2.2.1 軌道不平順譜分類14-16
• 2.2.2 軌道隨機不平順激擾譜16-17
• 2.3 軌道譜的時域轉(zhuǎn)換17-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 超磁致伸縮作動器的性能分析22-28
• 3.1 前言22
• 3.2 超磁致伸縮作動器的工作機理22-24
• 3.3 作動器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計24-27
• 3.3.1 材料選擇25-26
• 3.3.2 幾何參數(shù)的確定26
• 3.3.3 磁路設(shè)計26-27
• 3.3.4 預(yù)壓力的設(shè)計27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 4 振動主動控制的車輛懸架機構(gòu)與超磁致伸縮作動器耦合系統(tǒng)28-57
• 4.1 前言28
• 4.2 車輛懸架與超磁致伸縮作動器耦合模型28-32
• 4.2.1 基于頻響函數(shù)的動態(tài)子結(jié)構(gòu)法29-30
• 4.2.2 超磁致伸縮作動器子系統(tǒng)30-31
• 4.2.3 車輛懸架/超磁致伸縮作動器耦合關(guān)系31-32
• 4.3 車輛垂向振動建模與分析32-39
• 4.3.1 車輛垂向被動減振模型的建立33-37
• 4.3.2 車輛垂向振動模型的時域分析37-39
• 4.4 超磁致伸縮作動器的動力學(xué)建模39-44
• 4.4.1 作動器靜態(tài)模型建模40-42
• 4.4.2 作動器動態(tài)數(shù)學(xué)模型建模42-44
• 4.5 超磁致伸縮作動器與車輛懸架模型耦合關(guān)系分析44-52
• 4.5.1 力輸出控制關(guān)系分析45-47
• 4.5.2 位移輸出控制關(guān)系分析47-52
• 4.6 位移放大機構(gòu)設(shè)計52-56
• 4.6.1 柔性鉸鏈位移放大機構(gòu)原理設(shè)計52-54
• 4.6.2 柔性鉸鏈位移放大機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計54-56
• 4.7 本章小節(jié)56-57
• 5 基于超磁致伸縮作動器的車輛主動懸架系統(tǒng)仿真研究57-74
• 5.1 前言57
• 5.2 基于作動器的主動懸架力學(xué)模型57-59
• 5.3 數(shù)據(jù)仿真分析59-73
• 5.3.1 車輛主動懸架系統(tǒng)仿真參數(shù)分析59-61
• 5.3.2 不同倍數(shù)的主動控制時域仿真61-67
• 5.3.3 主動、被動振動控制效果時域仿真67-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果80

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