[发明专利]一种双直线电机馈能式主动悬架作动器及其控制方法

权利要求书

1.一种双直线电机馈能式主动悬架作动器，包括作动器本体与控制系统，其特征在于，所述作动器本体包括作动器外壳体(2)、基座(7)、杆件(10)、六相磁链直线电机和三相永磁同步直线电机，所述控制系统包括主动控制系统和能量回收系统；

所述三相永磁同步直线电机包括三相永磁同步直线电机初级永磁体(3)、三相永磁同步直线电机次级永磁体(4)、隔磁材料(6)、次级保护层(16)，所述三相永磁同步直线电机初级永磁体(3)镶嵌安装在作动器外壳体(2)内，所述三相永磁同步直线电机初级永磁体(3)的上下端设置有隔磁材料(6)并且相互交错排列，三相永磁同步直线电机次级永磁体(4)镶嵌安装在基座(7)内，三相永磁同步直线电机次级永磁体(4)外部安装有一层次级保护层(16)；

所述六相磁链直线电机包括隔磁板(5)、六相磁链直线电机次级(12)、永磁体(13)、电枢绕组(14)、励磁绕组(15)，所述隔磁板(5)镶嵌在基座(7)内壁，所述六相磁链直线电机次级(12)紧靠隔磁板(5)布置，所述永磁体(13)间隔布置在杆件(10)外壁上，所述电枢绕组(14)与励磁绕组(15)交错布置在杆件(10)外壁上；

所述作动器外壳体(2)上焊接有上吊耳(1)，用于与车辆簧载质量连接，所述杆件(10)的底部焊接下吊耳(9)，用于与车辆非簧载质量连接，所述双直线电机馈能式主动悬架作动器的第一密封圈(8)布置在作动器外壳体(2)与基座(7)之间，所述双直线电机馈能式主动悬架作动器的第二密封圈(11)布置在基座(7)与杆件(10)之间；

所述作动器外壳体(2)、基座(7)和杆件(10)可以两两相对运动。

2.按照权利要求1所述的一种双直线电机馈能式主动悬架作动器，其特征在于：所述三相永磁同步直线电机次级永磁体(4)个数为10-12个，所述六相磁链直线电机的初级为6极，六相磁链直线电机次级(12)为21极。

3.按照权利要求1所述的一种双直线电机馈能式主动悬架作动器，其特征在于：作动器控制器(24)采用DSP28335数字信号处理器，所述作动器控制器(24)的输入端接有用于对簧载质量加速度进行检测的簧载质量加速度传感器(23)和用于对超级电容电压进行检测的超级电容电压传感器(22)，所述作动器控制器(24)输出端接有用于对三相永磁同步直线电机输出电流进行控制的可控恒流源电路(17)、用于控制超级电容(20)对蓄电池(25)进行充电的MOS开关触发驱动模块(21)及用于对作动器主动控制的六相磁链直线电机，所述可控恒流源电路(17)、三相永磁同步直线电机(18)、整流电路(19)、超级电容(20)、MOS开关触发驱动模块(21)、蓄电池(25)逆变电路及六相磁链直线电机(26)依次连接。

4.按照权利要求3所述的一种双直线电机馈能式主动悬架作动器，其特征在于：所述主动控制系统中的作动器控制器(24)直接控制六相磁链直线电机(26)输出主动推力进行减振；所述能量回收系统包括所述三相永磁同步直线电机(18)产生电动势经过整流电路(19)储存到超级电容(20)中，超级电容电压传感器(22)将检测到的超级电容(20)电压信号传递给作动器控制器(24)，当超级电容电压达到一定的限值时，作动器控制器(24)控制MOS开关触发驱动模块(21)打开，超级电容(20)对蓄电池(25)进行充电。

5.一种如权利要求1所述的一种双直线电机馈能式主动悬架作动器的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

一、数据采集与传输；

二、内分泌复合PID控制下的理想控制力的计算；

三、作动器实时调节。

6.如权利要求5所述的一种双直线电机馈能式主动悬架作动器的控制方法，其特征在于，所述内分泌复合PID控制下的理想控制力的计算步骤如下：

步骤一：簧载质量加速度传感器实时采集簧载质量加速度根据PID控制策略得到初步理想控制力F_i-1，其中e(t)为簧载质量加速度实测值与0的差值；K_p为比例增益环节系数，K_i为积分增益环节系数，K_d为微分增益环节系数；

步骤二：根据PID控制得到的初步理想控制力进行内分泌控制环节的计算，内分泌控制分为一级控制与二级控制，一级控制为比例控制，以PID的控制输出F_i-1，F_i-1与簧载质量加速度的偏差为输入，一级控制输出理想控制力为其中K₁＞0，为一级控制器的比例系数；二级控制以一级控制的输出F_i-2作为输入，同时以一级控制输出F_i-2与簧载质量加速度的偏差作为输入，二级控制再次采用PID控制达到反馈调节的目的来维持控制系统的稳定，二级控制的输出为：最终二级控制的输出作为悬架系统的最终理想控制力，经过作动器输出实际控制力u，在传统PID控制的基础上复合了内分泌控制，以簧载质量加速度信息作为反馈参与调节，K_p′、K_d′、K_i′分别是二级控制中的比例、积分、微分增益环节系数。