主動座椅懸架電磁作動器及其電子控制單元研究.pdf

1、隨著磁力隔振技術(shù)的發(fā)展，電磁式主動座椅懸架以其非線性，無接觸，無污染，易于控制的特性引起了人們的廣泛關(guān)注。本文研制了一種應(yīng)用于主動座椅懸架的電磁作動器及電子控制單元。完成的主要工作和得到的主要結(jié)論如下： 1.根據(jù)座椅懸架的特性，提出了一種電磁作動器新結(jié)構(gòu)。該電磁作動器由兩個上下垂直布置的電磁線圈和位于線圈中心的鐵芯組成，整體結(jié)構(gòu)呈圓柱形。在ANSYS電磁場分析模塊中建立了電磁作動器的電磁場仿真模型，改變電磁作動器的參數(shù)，包括電磁

2、鐵鐵芯直徑d，鐵芯長度ι，電磁線圈匝數(shù)N，電磁線圈電流I，工作氣隙δ等，對電磁場特性進(jìn)行了仿真研究。分析了各參數(shù)對電磁作動器電磁力分布及大小的影響。仿真結(jié)果表明：電磁作動器電磁線圈中通入電流時，磁力線呈對稱分布，鐵芯和銜鐵中的磁通密度最大；在所研究參數(shù)范圍內(nèi)，銜鐵所受電磁力隨鐵芯直徑增大而增大，隨鐵芯長度增大而減小；同等條件下，電磁線圈匝數(shù)越多，電磁力越大；電磁力與電磁線圈電流和工作氣隙有關(guān)，隨電流增大呈非線性增大，隨工作氣隙增大呈非線

3、性減小。 2.以仿真結(jié)果為依據(jù)，確定了電磁作動器的各參數(shù)，研制了電磁作動器，并對電磁作動器進(jìn)行了靜態(tài)特性試驗和單頻激振試驗研究，以研究線圈通入不同電流時，載重面加速度響應(yīng)隨激振頻率變化的規(guī)律。試驗結(jié)果表明：電磁作動器通固定電流時，垂直加速度隨激振頻率呈先增大后減小的趨勢，并在4-6HZ左右達(dá)到峰值；電磁作動器底部電磁線圈電流固定，頂部電磁線圈電流變化時，在4Hz以下垂直加速度響應(yīng)差別很小，在4Hz以上時，隨電流增大，加速度響應(yīng)增

4、大。由此可見，調(diào)節(jié)電磁作動器電磁線圈中的電流，可以改變電磁作動器的減振性能。 3.研制了電磁作動器電子控制單元，包括硬件和軟件系統(tǒng)。開發(fā)了能連續(xù)有效調(diào)節(jié)輸入電磁作動器電流大小的電力變換器，研制了以DSPIC30F2010單片機(jī)為核心的控制器，外圍電路包括垂直加速度、電源電壓、電磁線圈電流等信號的采集處理電路，開關(guān)電源，IGBT驅(qū)動電路，人機(jī)對話接口等。在外圍電路中考慮了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和通用性，增強(qiáng)了硬件系統(tǒng)的適用性。控制程序用C

5、語言編寫，實現(xiàn)的主要功能有：系統(tǒng)輸入信號的采集與處理、控制算法的實現(xiàn)以及控制信號的輸出，關(guān)鍵參數(shù)的顯示等。此外，考慮到應(yīng)用現(xiàn)場的復(fù)雜性，還對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行抗干擾設(shè)計，試驗表明，系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行平穩(wěn)。 4.通過單頻激振試驗，比較研究了施加控制和未施加控制兩種狀態(tài)下電磁作動器的加速度響應(yīng)。試驗結(jié)果表明，電子控制單元工作穩(wěn)定可靠，施加控制的電磁作動器加速度響應(yīng)小于未施加控制的電磁作動器加速度響應(yīng)，施加控制的減振效果明顯優(yōu)于未施加控制的。