Optimización Cooperativa de Fase-Frecuencia del Sistema de Suspensión Inercial Dinámica HMDV con Control de Gancho de Tierra Generalizado
Autores: Ping, Yihong; Yang, Xiaofeng; Yang, Yi; Shen, Yujie; Zeng, Shaocong; Dai, Shihang; Hong, Jingchen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Cooperativa de Fase-Frecuencia del Sistema de Suspensión Inercial Dinámica HMDV con Control de Gancho de Tierra Generalizado
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Motor de buje
Control de gancho en el suelo
Funciones de transferencia de impedancia
Carga dinámica del neumático
Aceleración del cuerpo
Métodos estructurales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos impulsados por motores de buje (HMDVs) sufren de un mal manejo y estabilidad debido a un aumento de la masa no suspendida y fuerzas electromagnéticas radiales desbalanceadas. Aunque el control tradicional de gancho a tierra reduce la carga dinámica del neumático, empeora severamente la aceleración del cuerpo. Este documento presenta una estrategia de control de gancho a tierra generalizada basada en funciones de transferencia de impedancia para abordar la redundancia de parámetros en métodos estructurales. Se utilizó un modelo de cuarto de vehículo con un motor de reluctancia conmutada en el buje de la rueda para estudiar diferentes órdenes de estrategias de control de funciones de transferencia de impedancia de gancho a tierra generalizadas para suspensión inercial dinámica. Un método mejorado de optimización de parámetros de enjambre de peces identificó las soluciones óptimas para diferentes órdenes estructurales. Los análisis mostraron que la estrategia de control de tercer orden optimizó la aceleración del cuerpo en un 2%, redujo la carga dinámica del neumático en un 8% y disminuyó el espacio de trabajo de la suspensión en un 22%. Esta estrategia también redujo sustancialmente la densidad espectral de potencia para la aceleración del cuerpo y la carga dinámica del neumático en la banda de baja frecuencia de 1.2 Hz. Además, equilibró la complejidad computacional y el rendimiento, teniendo una complejidad ligeramente mayor que los métodos de orden inferior pero mucho menor que las estructuras de orden superior, cumpliendo con las restricciones en tiempo real. Para abordar las desviaciones en el dominio del tiempo del control de gancho a tierra generalizado en sistemas semi-activos, se propuso una estrategia de compensación dinámica: se crearon ocho estructuras topológicas modificando la estructura de resorte-amortiguador. Se ideó un mecanismo de corrección de desviaciones basado en las características de acoplamiento en el dominio de la frecuencia entre la velocidad de la rueda y la velocidad relativa de la suspensión. Para la comodidad de la conducción y la amabilidad con la carretera, se introdujo un criterio de control de doble frecuencia: en el rango de baja frecuencia, se realizó la supresión de la transferencia de energía y el bloqueo de sincronización de fase al restringir el coeficiente de amortiguamiento del gancho a tierra o el coeficiente de inercia, mientras que en el rango de alta frecuencia, se mejoró la característica dominante de inercia y se permitió la adaptación dinámica de fase para mitigar las excitaciones de la carretera. Los resultados muestran que solo las estructuras T0 y T5 cumplieron con las restricciones dinámicas a través del espectro de frecuencia. Las simulaciones en el dominio del tiempo mostraron que la desviación entre la estructura T5 y el modelo de impedancia de gancho a tierra generalizado de tercer orden era relativamente pequeña, superando a las estructuras tradicionales y T0, validando la superior adaptabilidad del modelo en suspensión semi-activa de orden superior.
Descripción
Los vehículos impulsados por motores de buje (HMDVs) sufren de un mal manejo y estabilidad debido a un aumento de la masa no suspendida y fuerzas electromagnéticas radiales desbalanceadas. Aunque el control tradicional de gancho a tierra reduce la carga dinámica del neumático, empeora severamente la aceleración del cuerpo. Este documento presenta una estrategia de control de gancho a tierra generalizada basada en funciones de transferencia de impedancia para abordar la redundancia de parámetros en métodos estructurales. Se utilizó un modelo de cuarto de vehículo con un motor de reluctancia conmutada en el buje de la rueda para estudiar diferentes órdenes de estrategias de control de funciones de transferencia de impedancia de gancho a tierra generalizadas para suspensión inercial dinámica. Un método mejorado de optimización de parámetros de enjambre de peces identificó las soluciones óptimas para diferentes órdenes estructurales. Los análisis mostraron que la estrategia de control de tercer orden optimizó la aceleración del cuerpo en un 2%, redujo la carga dinámica del neumático en un 8% y disminuyó el espacio de trabajo de la suspensión en un 22%. Esta estrategia también redujo sustancialmente la densidad espectral de potencia para la aceleración del cuerpo y la carga dinámica del neumático en la banda de baja frecuencia de 1.2 Hz. Además, equilibró la complejidad computacional y el rendimiento, teniendo una complejidad ligeramente mayor que los métodos de orden inferior pero mucho menor que las estructuras de orden superior, cumpliendo con las restricciones en tiempo real. Para abordar las desviaciones en el dominio del tiempo del control de gancho a tierra generalizado en sistemas semi-activos, se propuso una estrategia de compensación dinámica: se crearon ocho estructuras topológicas modificando la estructura de resorte-amortiguador. Se ideó un mecanismo de corrección de desviaciones basado en las características de acoplamiento en el dominio de la frecuencia entre la velocidad de la rueda y la velocidad relativa de la suspensión. Para la comodidad de la conducción y la amabilidad con la carretera, se introdujo un criterio de control de doble frecuencia: en el rango de baja frecuencia, se realizó la supresión de la transferencia de energía y el bloqueo de sincronización de fase al restringir el coeficiente de amortiguamiento del gancho a tierra o el coeficiente de inercia, mientras que en el rango de alta frecuencia, se mejoró la característica dominante de inercia y se permitió la adaptación dinámica de fase para mitigar las excitaciones de la carretera. Los resultados muestran que solo las estructuras T0 y T5 cumplieron con las restricciones dinámicas a través del espectro de frecuencia. Las simulaciones en el dominio del tiempo mostraron que la desviación entre la estructura T5 y el modelo de impedancia de gancho a tierra generalizado de tercer orden era relativamente pequeña, superando a las estructuras tradicionales y T0, validando la superior adaptabilidad del modelo en suspensión semi-activa de orden superior.