针对直线电机式悬架作动器模态分析误差较大的问题,提出影响分析结果的非线性因素--法向接触刚度,通过优化接触刚度因子实现对作动器模态的精确分析。利用ANSYS Workbench对其进行了有限元仿真,研究了作动器各部件在不同阶数下的固有频率变化值,获得了作动器固有频率与接触刚度因子的相互影响关系,得到了作动器在最优接触刚度因子下的固有频率与振型图,分析了运行速度与模态频率之间的关系曲线。结果表明初级铁心对样机结构整体频率影响最大;接触刚度因子等于0.6时,固有频率最优以及形变位移值最小;在第2阶频率下,作动器整体变形量较小,最大变形集中在次级铁心两端量;模态频率随运行速度的增大而增大。最后对悬架作动器样机进行了模态试验,仿真值与试验值较好吻合,验证了分析结果的正确性。

针对传统悬架的刚度和阻尼不能随汽车行驶状况变化而调节的弊端,将航空领域先进的电动静液压作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)技术应用于汽车悬架控制,设计了基于EHA的电动静液压新型主动悬架结构。与传统采用各类阀件的液压伺服车辆主动悬架相比,EHA主动悬架结构简单、可靠性高。利用AMEsim建立了二自由度EHA主动悬架模型,该模型主要由簧载质量、非簧载质量、路面输入、弹簧和EHA作动器构成。同时,利用Matlab/Simulink软件设计了EHA主动悬架地棚控制器和线性二次型(LQG)最优控制器。将AMEsim模型导入Matlab/Simulink中,开展了EHA主动悬架的地棚控制和LQG控制联合仿真研究。仿真结果表明,相比地棚控制,LQG控制效果较好,车身加速度降低26.2%,悬架动挠度降低19.8%,轮胎动载荷降低18.4%,很大程度上改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。

针对目前电液伺服主动悬架所存在的稳定性差、结构复杂及成本高等缺点,将先进的电动静液压EHA(electro-hydrostatic actuator)技术应用于汽车主动悬架设计中,设计了EHA自供能量式汽车主动悬架。根据该主动悬架的工作原理与结构特点,建立了EHA主动悬架系统的键合图模型;利用Matlab/Simulink软件,在随机路面谱输入下,对该悬架系统进行了天棚控制、地棚控制仿真策略的对比研究。在理论分析的基础上,进行了EHA自供能量式主动悬架样机的选型、设计与试制,并研制了试验台架系统。试验结果表明天棚控制EHA主动悬架作用下,车身加速度下降13.28%,悬架动挠度下降10.50%,验证了所设计主动悬架系统的可行性与控制效果。

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。

为了克服主动悬架耗能大的缺点,提出一种基于电动静液压作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)的自供能式主动悬架结构。分别建立了该系统主动模式和馈能模式下的数学模型,分析了EHA主动悬架系统实现自供能的能量平衡条件,设计了包含上层切换控制器和下层天棚控制器的分层协调切换控制策略,仿真分析了天棚阻尼系数对改善悬架性能和实现自供能的影响,并通过仿真分析设计了合理的天棚阻尼系数。结果表明,该EHA自供能式主动悬架系统改善了悬架动态性能,实现了能量自供能,有效克服了主动悬架耗能大的缺陷。

由于传统Smith预估补偿控制对采用电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)半主动悬架只能进行临界时滞时间的补偿,设计了一种自适应Smith预估时变时滞补偿控制器。通过计算含时滞半主动悬架系统的临界时滞,结合小时滞下悬架系统不会发生失稳的条件,得到了含时滞EHA半主动悬架时滞的时变特性,并验证了该时滞补偿控制器对时变时滞补偿的有效性。利用模糊控制算法求取了含时滞EHA悬架的半主动控制力,并进行了时变时滞补偿。建立了含自适应Smith预估时变时滞补偿控制的EHA半主动悬架仿真模型,并进行了对比仿真分析。结果表明,当时滞为0.05s和0.1s时,自适应Smith预估时变时滞补偿控制下的悬架簧载质量加速度和轮胎动载荷的均方根值分别改善了14.6%,5.5%和29.5%,15.5%;相比于传统Smith预估时滞补偿控制,时滞补偿效果分别提高了39.7%,41%和18%,55%.

提出了一种基于EHA的车辆馈能式半主动悬架结构，并针对车辆在振动较小的状态下电能无法得到有效回收的问题，引入了Boost升波斩压电路对馈能电压进行泵升。在AMESim软件中建立了1／4车辆EHA半主动悬架模型。同时，在MATLAB／Simulink中设计了半主动悬架LQG最优线性二次控制器以及Boost电路仿真模型。利用AMESim与MATLAB／Simulink软件，对EHA半主动悬架能量回馈特性以及车辆行驶平顺性进行了联合仿真研究。结果表明，在LQG控制下EHA半主动悬架有效地降低了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动栽荷，从而提高了车辆的乘坐舒适性与行驶安全性；同时在Boost电路泵升作用下，馈能电压得到了有效回收。

为了克服磁流变半主动悬架耗能大的缺点提出了一种自供能式磁流变半主动悬架结构。分别建立了磁流变减振器和直线电磁线圈数学模型分析得出了半主动悬架能够实现能量自供给的必要条件对该磁流变半主动悬架动态性能和自供能效果进行了仿真分析。结果表明该磁流变半主动悬架在天棚控制下簧载质量加速度下降26.2%悬架动挠度下降10.8%轮胎动载荷下降13.3%;能够实现能量自供给馈能效率为13.6%。

采用模糊PID控制策略，在对1／4车辆模型性能仿真的基础上，设计了以DSPIC30F6010为主控制器件的电动静液压EHA（Electro—Hydrostatic Actuator）主动悬架模糊PID控制系统，研制了EHA车辆主动悬架样机及试验台架。建立了EHA作动力与PWM占空比之间的非线性关系曲线。台架试验结果表明，所设计的模糊PID控制器能较好实现系统控制，控制方法有效，可以显著减小车辆振动及干扰，提高了车辆的平顺和稳定性。

为了抑制电动静液压作动器(EHA)主动悬架作动器输出主动力的脉动,改善车辆的动态性能,提出了一种EHA主动悬架双滑模控制策略。建立了EHA主动悬架动力学模型,设计了基于模型参考的外环滑模控制器和电机内环滑模控制器,仿真分析了不同路面激励下该悬架的输出主动力特性和车辆动态特性,并开展了台架试验测试。结果表明,双滑模控制策略能够抑制电机输出主动力所产生的脉动,使实际输出主动力有效跟踪理想主动力,提高了EHA主动悬架的动态特性。