电磁主动悬架模型预测控制设计与仿真分析

"这篇论文是2010年11月发表在《上海交通大学学报》上的，由黄昆、喻凡和张勇超合著，主题涉及电磁式主动悬架系统的模型预测控制器设计。作者们针对已有的电磁作动器样机，通过简化电机控制电路模型，确定了电磁作动器在往复运动过程中的控制电流范围。他们进一步基于模型预测控制（MPC）理论，设计了一个用于1/4车辆电磁主动悬架的控制器，并对比了瞬时垂向冲击和随机不平路面工况下的行驶性能。研究结果显示，模型预测控制相对于线性最优控制能显著提升车辆的行驶平顺性。该论文被归类于自然科学类别，具有较高的学术价值。" 本文主要探讨的是电磁式主动悬架系统的控制策略，具体是利用模型预测控制技术来优化电磁作动器的性能。主动悬架系统是一种能够主动调整其特性以改善车辆行驶舒适性和操控稳定性的悬挂系统，而电磁作动器是其中的关键执行机构，它通过改变电磁力来改变弹簧硬度，从而影响悬架响应。 首先，作者对电磁作动器的控制电路进行了简化分析，目的是为了确定在实际工作过程中，控制电流的可行范围。这一阶段的工作至关重要，因为控制电流直接影响到电磁力的大小，进而影响悬架的动态性能。 接下来，引入了模型预测控制方法。这是一种先进的控制策略，它能根据未来的预测模型来制定当前的控制决策，考虑到系统的动态约束和目标性能。在设计电磁主动悬架的控制器时，需要考虑作动器的物理限制以及悬架的允许行程，确保控制系统能在这些约束下有效地工作。 在仿真分析阶段，作者模拟了两种典型工况：瞬时垂向冲击和随机不平路面。这两种情况分别代表了车辆行驶过程中可能遇到的极端和普遍的路况挑战。通过对比模型预测控制和线性最优控制，发现前者能更好地减少车身振动，提高行驶平顺性，这表明模型预测控制对于电磁主动悬架系统具有更高的控制效率和适应性。 这篇论文不仅展示了电磁主动悬架系统的控制设计方法，还强调了模型预测控制在改善车辆行驶性能方面的优越性，为电磁主动悬架系统的控制策略提供了新的思路和理论支持。这项工作对于车辆工程领域的研究者和技术开发者来说，具有很高的参考价值，有助于推动主动悬架技术的进步。