轮电机质量的评价效果使用线性二次调节器控制主动悬架系统性能的方法

Abdussalam阿里艾哈迈德·奥马尔¹BaAar Ozkan²

研究所的学生自然科学,奥坎大学,土耳其伊斯坦布尔
机械工程系,副教授,奥坎大学,土耳其伊斯坦布尔

文摘

提出了评价的影响轮电动马达质量对主动悬架系统的性能通过使用一个更常见的控制方法的线性二次调节器(等)。非簧载质量的一个重要参数,影响道路控股和车辆平顺性的行为,这种效应获得这项工作通过比较系统的性能使用标准的轮胎和轮胎与轮电动马达。同时,1/4车辆模型的建模与仿真完成构建使用MATLAB软件的Simulink仿真模型系统。研究总结了不良影响轮胎的重量增加轮内马达添加到系统的道路上牵引和车辆司机安慰,同时轮内的悬架系统需要高致动器力工作没有inwheel电动机相比,相同的系统

关键字

悬架系统,非簧载质量,轮内马达,1/4车辆模型、线性二次调节器,仿真软件模型。

介绍

多年汽车动力学工程师们努力实现车辆处理之间的妥协,平顺性和稳定性。结果很明显在我们今天所看到的汽车。一般来说,在一个极端是大型轿车和豪华轿车的乘坐品质但只有足够的处理行为。在光谱的另一端是跑车和非常好的处理但公司质量。在任意数量的变化是由车辆制造商和目标客户的需求,[2]。

每一个汽车悬架有两个目标:旅客舒适度和车辆控制。安慰是由隔离车辆的乘客从道路干扰如肿块或凹坑。控制是通过防止车身滚动和俯仰过度,并保持良好的接触和轮胎之间的道路。雷竞技网页版

总的来说,今天的汽车悬挂使用液压阻尼器(也称为“减震器”)和弹簧控吸收颠簸的任务,减少汽车的身体动作,同时加速,刹车和转弯和保持轮胎与路面的接触。雷竞技网页版通常,这些目标有些相互矛盾。豪华车在吞咽大疙瘩,提供豪华,但处理通常遭受汽车容易音高和潜水下加速和制动,以及过弯下身体瘦(或“摇摆”)认为林肯城市轿车。

在光谱的另一端,僵硬地跑车展览最小身体运动汽车积极推动,转弯是平的,但是骑质量普遍遭受马自达Miata的看法。是的,目前有许多车辆,做好提供一个令人愉快的平衡和处理,如宝马5系,C6 Corvette甚至凯迪拉克SRV SUV。但是Bose博士的目标是提供一个悬架设计,将提供一个更比一个顶级豪华车顺利的(如雷克萨斯LS430轿车),同时提供更多的身体比一辆顶级跑车控制(如保时捷911)。

不幸的是,这些目标是冲突的。在豪华轿车悬架通常设计强调舒适,但结果是一辆车,开车时球和滚在转弯和刹车。在跑车,重点是控制,暂停是为了减少横滚和俯仰,但舒适的严厉批评。

典型的车辆悬架系统是由两个组件:一个弹簧和阻尼器。春天是选择完全基于车辆的重量,在阻尼器的组件定义了悬挂放置在妥协曲线上。根据车辆的类型,选择一个阻尼器,使车辆执行最好的应用程序。理想情况下,阻尼器应该隔离乘客从低频干扰和吸收高频干扰。乘客是最好的隔绝当阻尼高低频干扰。然而,高阻尼提供高频吸收较差。相反,当阻尼低、阻尼器提供足够的高频吸收,以牺牲低频隔离。这种妥协的需要减少影响了几个汽车悬挂的新进展。三种类型的停赛将审查这是被动的,充分活跃,和半主动悬挂,[3]。

材料和方法

轮的研究旨在分析影响电动汽车大规模使用季度汽车主动悬架系统模型的基本内容,簧上质量,非簧载质量,阻尼器,弹簧,传动装置。为了实现这项工作的目标,非簧载质量将视为两种状态,第一个是一个标准的轮胎,另一个是轮轮胎。

本研究的分析需要一些步骤获得轮质量对主动悬架系统的影响是主动式悬吊系统的建模与仿真,建立系统由Matlab软件的Simulink仿真模型,并利用线性二次控制方法等)。

轮结构

轮电动马达(也称为轮电机、轮毂,轮毂电机或轮毂电机)是一个电动马达,纳入一个轮子的中心和直接驱动它。

在这项工作中,只有电动马达的质量的影响将会考虑。图(1)是一个横截面的inwheel电动机系统,具有结构相吻合的中心,减速器部分和电机部分在一系列配置。图(2)和(3)。显示积极米其林轮胎与轮和普利司通的动态阻尼轮内马达驱动系统。

主动式悬吊系统MATHIMATICAL模型

设计一个悬架系统是一个有趣的和有挑战性的控制问题。此外,悬架系统建模有两个目的:了解系统动力学和开发控制策略。模型的简化表示物理系统,允许关注重要的系统动力学。

汽车悬架系统设计时,四分之一模型四个轮子的(一个)用于简化问题1 d多个弹簧阻尼系统。这个系统的图如图(4)所示。这个模型是一个主动式悬吊系统,包括能够生成一个致动器控制力F来控制车辆的运动身体。

系统参数

仿真软件系统的模型

图(5)所示的仿真软件模型季度的汽车主动悬架系统模型,该模型由使用前两个方程。

上面的仿真软件模型的结果在图(6)是0.1米的开环反应步骤主动式悬吊系统的干扰。

观察图,有必要改善悬架系统的响应的控制悬架控制力f控制方法将用于创建控制器在这工作是TheLinear二次调节器(等)。

线性二次控制等方面)

最优控制理论关心的是操作一个动态系统,成本更低。描述的情况下,系统动力学是一组线性微分方程和成本isdescribed quadraticfunctioniscalled theLQ问题。的一个主要结果的理论提供的解决方案是线性二次调节器(等)。等方面是一个重要的LQGproblem解决方案的一部分。像等问题本身,LQG问题是控制理论中最基本的问题之一,[9]。

设计一个完整的系统的状态反馈控制器,状态方程决定,然后它可以使用Matlab程序找到的价值控制器。

找到控制器矩阵K,它应该添加以下命令来结束MATLAB的m文件并运行程序。

通过运行程序上面我们可以得到K的值矩阵(矩阵增益),用它来改善系统响应如图(5)在良性的K值将使用K1 =(-0.0000 - 1.0274 -41.1156 - -2.1412)主动式悬吊系统没有轮电动马达(标准轮胎)和K2 = 1.0 e + 03 *(-0.0000 - 0.0989 -4.1495 - -0.2158)与轮电动马达主动式悬吊系统。

仿真结果

(8)(13)数据显示分析和结果季度汽车主动悬架系统模型的减速带0.1米(阶跃输入)和轮电机质量对系统性能的影响。

图(8)提出了轮电机质量的影响在悬架系统的偏转。很明显,使用轮内马达增加暂停偏转,给系统的不良影响。

结论

这项研究显示了一个显著的影响轮电机质量的主动悬架系统的性能,其中一些影响是清楚的簧载质量流速和悬架挠度分别代表司机安慰和牵引的道路。同时该主动悬架进行控制研究解释说,轮电机需要高致动器力相比,主动式悬吊系统没有轮。最后,利用汽车轮电机的各种负面影响,造成小的可靠性。

引用

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