【论文精选】如何优化基于PSO的直线电机式混合悬架参数？

以下文字摘编自《重庆理工大学学报(自然科学)》2016年第30卷第11期

《基于PSO的直线电机式混合悬架参数优化》

提出了一种直线电机与减振器并联的混合悬架，用于实现悬架振动能量回收。针对混合悬架动力学性能和馈能性能之间矛盾关系，首先建立混合悬架动力学模型，研究了减振器阻尼系数对混合悬架性能影响，并将阻尼系数作为优化设计变量，以混合悬架的舒适性、安全性和馈能特性为优化目标，建立多目标优化函数，以 １／４车辆模型为研究对象，采用多目标粒子群算法求全局最优解。优化之后提升了混合悬架馈能性能，且兼顾悬架动力学性能，表明该算法在混合悬架参数优化方面具有较好效果。最后进行了 １／４台架试验，验证了优化结果的有效性，为节能型悬架的研究提供参考。

       本文选用直线电机作为电磁作动器，与弹簧和减振器并联组成混合悬架，对振动能量进行回收。混合悬架具有 ２种工作模式，即随动馈能模式和主动减振模式，在随动馈能模式下，作为发电机回收悬架振动能量，在主动减振模式下，作为电动机保证悬架的减振性能。

１.1 混合悬架建模

１.2 混合悬架参数分析

       在传统被动悬架系统中，弹簧起支撑车身重量作用，阻尼减震器将部分振动能量以热能形式耗散掉，从而抑制车身振动。

       混合悬架系统的主要性能指标有代表乘坐舒适性的车身加速度、代表车辆安全性的轮胎动载荷以及代表悬架馈能性的减振器阻尼系数与直线电机等效阻尼值之比，以车身加速度、轮胎动载荷和减振器阻尼系数与直线电机等效阻尼值之比。为优化目标，建立需要优化的适应度函数。

1. 目标函数的建立

2. 约束条件

3. 参数优化

4. 优化结果分析
   

     为了验证优化仿真结果的正确性，进行了1/4架试验。试验结构布置如图 ９所示。直线电机的动子和可调减振器的缸筒与轮胎相连，动子和可调减振器活塞杆与簧上质量相连。试验参数与仿真参数一致，激振台可模拟随机路面输入。加速度传感器分别用于测量簧上质量与簧下质量加速度，簧上质量与簧下质量的速度可由测量的加速度积分得到。路面输入可用INSTRON8800数控液压伺服激振试验台模拟。

      本文提出了一种在传统被动悬架基础上并联直线电机的混合悬架结构。该悬架结构可回收振动能量。直线电机的加入改变了悬架的系统阻尼大小，同时影响悬架动力学性能。由于当前混合悬架回收能量有限，需在兼顾悬架动力学性能基础上提高其馈能性能。因此，采用粒子群算法对减振器阻尼值进行优化。结果表明：优化之后回收振动能量的超级电容端电压提升了 6.47％，表明悬架的馈能性得到提高，同时保证了悬架动力学性能。最后进行了 1/4台架试验，试验结果与仿真基本一致，验证了优化结果有效性。该研究成果对于今后节能型悬架的开发具有一定的参考意义。

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