基于HEI的车辆ISD悬架机电网络正实综合与被动控制研究

发布时间：2024-02-24 05:13

　　应用惯容器的车辆ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架系统自提出以来,便成为车辆悬架领域的研究热点。如何有效地进行悬架系统的结构设计并给出具体实现方案,是研究车辆ISD悬架的核心与关键。惯容器的科学意义不仅在于其完善了机电相似性理论,更使得电网络系统中的无源网络综合理论可以有效的应用于机械网络系统的结构设计中。随着机电一体化的深入发展,由机械式惯容器与电机耦合作用而成的新型机电惯容器装置(或液电惯容器装置),利用等效的电网络阻抗模拟输出目标机械阻抗的方式,为实现车辆ISD悬架系统复杂的网络结构设计与悬架的高性能输出提供了解决的途径。本文基于新型液电惯容器(Hydraulic-electric Inerter,HEI)装置,应用无源网络综合理论,以提升悬架综合性能作为目标,研究车辆ISD悬架系统的机电网络正实综合与被动控制问题。旨在丰富惯容器的结构实现类型,推动应用惯容器的车辆ISD悬架系统结构设计与实现方法的进一步发展。首先,构建了新型液电惯容器的动力学模型。详细介绍了平动式液压活塞惯容器与直线电机的工作原理,完成了分体式液电惯容器动力学模型的构建。通过分析机电惯容器...

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 惯容器的提出与应用
        1.2.2 惯容器在车辆悬架领域的研究现状
        1.2.3 应用惯容器的车辆ISD悬架结构设计方法概述
    1.3 本课题的提出
        1.3.1 目前研究中存在的不足
        1.3.2 本课题的研究目的与意义
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
第二章 无源网络综合理论基础
    2.1 网络综合理论的基本概念
        2.1.1 网络综合理论的提出
        2.1.2 有源网络综合与无源网络综合
    2.2 无源网络综合理论基础
        2.2.1 无源网络综合的正实性判据
        2.2.2 Brune综合法
        2.2.3 Bott-Duffin综合法
    2.3 双二次型函数的网络综合被动实现
        2.3.1 双二次型函数的最简实现
        2.3.2 双二次型函数的五元件实现
        2.3.3 双二次型函数的四元件实现
        2.3.4 双二次型函数的三元件实现
    2.4 高阶传递函数的最简实现探索
    2.5 本章小结
第三章 新型液电惯容器模型构建
    3.1 新型液电惯容器(HEI)的提出
        3.1.1 HEI的一体式实现方案
        3.1.2 HEI的分体式实现方案
    3.2 HEI装置的工作原理
        3.2.1 液压活塞式惯容器工作原理
        3.2.2 直线电机工作原理
    3.3 HEI的动力学模型构建
    3.4 机电惯容器系统机电参数耦合匹配规律
        3.4.1 单电机耦合型
        3.4.2 旋转式惯容器-电机耦合型
        3.4.3 平动式惯容器-电机耦合型
    3.5 本章小结
第四章 车辆ISD悬架机电网络正实综合优化设计
    4.1 车辆ISD悬架机电网络正实综合优化设计问题描述
    4.2 车辆ISD悬架机电网络优化设计
        4.2.1 基于双三次型函数的悬架模型构建
        4.2.2 双三次型函数的降阶转换
    4.3 基于改进粒子群算法的参数优化
        4.3.1 优化目标的选取
        4.3.2 优化的约束
        4.3.3 优化算法的设置
    4.4 车辆ISD悬架机电网络正实综合
        4.4.1 机电网络正实综合分析
        4.4.2 车辆ISD悬架结构性能分析
    4.5 本章小结
第五章 基于HEI的车辆ISD悬架被动控制及动态行为分析
    5.1 基于HEI的车辆ISD悬架被动控制与动态建模
        5.1.1 基于HEI的车辆ISD悬架被动控制实现与工作原理分析
        5.1.2 机械网络系统动态建模
        5.1.3 电网络系统动态建模
    5.2 基于HEI的车辆ISD悬架动态行为分析
        5.2.1 基于HEI的车辆ISD悬架频域分析
        5.2.2 基于HEI的车辆ISD悬架时域分析
    5.3 基于HEI的车辆ISD悬架电机参数影响分析
        5.3.1 电机电感的影响分析
        5.3.2 电机电阻的影响分析
        5.3.3 电机电感与电阻的影响分析
    5.4 基于HEI的车辆ISD悬架电网络性能分析
        5.4.1 直线电机的性能分析
        5.4.2 电阻元件的性能分析
        5.4.3 电感元件的性能分析
        5.4.4 电容元件的性能分析
    5.5 本章小结
第六章 HEI装置设计与性能测试
    6.1 液压活塞式惯容器结构选型与参数设计
        6.1.1 液压活塞式惯容器的结构选型
        6.1.2 液压活塞式惯容器的参数设计
    6.2 直线电机结构设计与性能分析
        6.2.1 直线电机结构设计
        6.2.2 直线电机工作性能分析
    6.3 HEI装置性能测试
        6.3.1 试验装置与仪器
        6.3.2 试验方案
    6.4 HEI装置力学性能测试结果分析
        6.4.1 无负载HEI装置试验结果分析
        6.4.2 有负载HEI装置试验结果分析
    6.5 本章小结
第七章 基于HEI的车辆ISD悬架性能试验
    7.1 基于HEI的车辆ISD悬架试验样机设计
        7.1.1 台架布置方案
        7.1.2 试验参数
    7.2 基于HEI的车辆ISD悬架试验方案
        7.2.1 试验仪器
        7.2.2 试验方案
    7.3 性能测试与试验结果分析
        7.3.1 正弦型路面输入
        7.3.2 随机型路面输入
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 全文总结
    8.2 本文主要创新点
    8.3 进一步研究与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的科研成果



本文编号：3908582