臺灣博碩士論文加值系統

傳統的半主動式懸吊系統之可調阻尼件為可變孔口液壓缸，其缺點為系統時間常數較長。本研究探討以音圈馬達取代液壓缸的可行性。利用車子懸吊系統之速度使音圈馬達產生反電動勢，然後利用其反電動勢來控制音圈馬達的作動力以消耗車輛的振動能量。
首先利用有限元素分析，求得音圈馬達之磁通量、力量常數、反電動勢常數…等。在控制器策略部分，利用LQR(Linear Quadratic Regulator)最佳化控制方式設計控制器，再利用鋸齒波控制及馬達控制來調整馬達電流，進而達到控制器所需之作動力，最後比較鋸齒波控制及馬達控制二種控制方式與被動式懸吊系統在不同頻率下之動態響應。

The adjustable damper of a semi-active suspension system is usually a hydraulic cylinder with variable orifice, but the time constant of a hydraulic cylinder is longer than an electric motor. This research investigates whether a voice coil motor (VCM) can replace the hydraulic cylinder as an adjustable damper. Basically, the back-electromotive force can be generated by the motion of the suspension stroke in a suspension system. The back-electromotive force is then used to produce motor output force by shorting circuit or adding a resistor to consume vibration energy.
We establish a 2-D model of VCM and obtain the parameters by finite element analysis software. The adjust strategy of damper constant in suspension system is based on Linear Quadratic Regulator. Then, sawtooth wave control and motor control are used to adjust motor current. They can achieve output force of controller request. Finally, we compare two control methods of semi-active suspension system and passive suspension system in different frequency responses.

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 序論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 文章架構 7
第二章 音圈型線性馬達 8
2.1音圈馬達之簡介 9
2.2音圈馬達之應用 8
2.3音圈馬達磁路型式 12
第三章 音圈型線性馬達設計 15
3.1音圈馬達原理 15
3.1.1音圈馬達作動方式 16
3.1.2音圈馬達設計之目的 16
3.2音圈馬達設計 17
3.2.1馬達幾何設計 17
3.2.2馬達材料選用 19
3.2.3馬達磁路設計 20
3.3音圈馬達參數計算 20
3.3.1繞組線圈電阻計算 21
3.3.1.1線圈匝數計算 21
3.3.1.2線圈電阻計算 22
3.3.1.3線圈自感計算 23
3.3.1.4馬達時間常數計算 24
3.4阻尼常數設計 25
3.5有限元素分析 26
3.5.1有限元素分析參數設計 27
3.6音圈馬達設計結果 29
第四章 懸吊控制系統 31
4.1懸吊控制系統介紹與控制器設計 31
4.1.1被動式懸吊控制系統 31
4.1.2主動式懸吊控制系統 32
4.1.2.1控制器設計 32
4.1.3半動式懸吊控制系統-連續可調阻尼 35
4.1.3.1可調阻尼件時間常數對於系統之影響 36
4.1.4半動式懸吊控制系統-分段可調阻尼 39
4.2四分之一車模型模擬結果與分析 41
4.2.1懸吊控制系統參數 42
4.2.2路面狀況模擬 43
4.2.3各種懸吊控制系統模擬 44
4.2.4結果分析及控制器增益值選定 51
第五章 模擬結果與討論 52
5.1系統控制流程圖 52
5.1.1被動式懸吊系統控制流程 52
5.1.2半主動式懸吊系統控制流程 52
5.1.2.1鋸齒波(SAWTOOTH WAVE)控制命令 53
5.1.2.2馬達控制命令 55
5.2模擬結果及分析 56
第六章 結論與未來展望 68
6.1結論 68
6.2未來展望 68
參考文獻 69
著作發表 73
附錄A 74

參考文獻

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