无外界动力源主动悬架的能量可用性(英文)

将无外界动力源的主动悬架在半主动模式下吸收平均功率与在主动模式下消耗平均功率的绝对值比作为能量可用性的评价指标,分析了优化PID与LQG控制主动悬架的性能与能量可用性。针对某重型汽车的1/4车主动悬架模型,设计了PID与LQG控制器。当悬架阻尼比为0.1时,以悬架二次型性能指标为目标函数,利用遗传算法对PID控制器参数进行了优化。发现优化PID控制主动悬架的二次型性能指标较LQG控制主动悬架大3.32%,优化PID与LQG控制主动悬架的能量可用性评价指标分别为17.15和226.33。分析结果表明:LQG控制主动悬架的性能略优于优化PID控制主动悬架;2种主动悬架均满足能量可用性要求,且LQG控制主动悬架的能量可用性远优于优化PID控制主动悬架。     

主动悬架及控制理论的研究

主动悬架是汽车悬架的发展方向，介绍了主动悬架的原理，探讨了主动悬架的各种控制理论，重点了由前悬架的振动对后悬架进行控制的预见控制模。     

基于路面识别的主动馈能悬架多目标控制与优化

针对主动悬架减振性能和馈能特性在不同等级路面适应性较差的问题,建立了非线性电磁主动悬架模型; 考虑车辆在行驶过程中悬架簧上质量存在不确定性,提出了一种主动悬架自适应滑模控制器; 基于不同路面下悬架动力学响应数据,采用自适应模糊神经网络算法识别路面等级,确定控制器目标系数,实现了主动悬架安全性和舒适性之间的协调; 研究了电磁主动悬架馈能特性及其切换控制策略,在此基础上,考虑电磁主动悬架安全性、舒适性和节能性的矛盾关系,采用多目标粒子群优化(MOPSO),以悬架动力学性能和馈能特性为设计目标综合优化控制器和悬架结构参数,并通过模糊集理论对多目标优化后的Pareto解集进行最优解选取。研究结果表明:模糊神经网络对不同等级路面下非线性电磁主动悬架的最大识别误差能够控制在10%以内,满足识别准确性要求; 在C级路面条件下,优化后的主动悬架与传统被动悬架相比,簧上质量振动加速度减小了35.3%,轮胎动行程增大了7.7%,但可以控制在10%的安全范围内; 与原主动悬架相比,优化后悬架簧上质量振动加速度减小了10.5%,馈能效率增大了1.7%,优化后自适应滑模控制器能够更好地协调悬架馈能特性和减振特性; 建立的非线性电磁主动悬架模型可实现不同路面等级下悬架系统安全性、舒适性和节能性的综合最优。      

基于人群搜索算法的汽车主动悬架控制

为研究主动悬架的控制系统对悬架性能的影响,基于MATLAB/simulink平台搭建十自由度整车悬架模型,以白噪声路面作为系统输入,对不同工况下的车辆主动悬架性能进行仿真分析。在对悬架性能分析的基础上,基于人群搜索算法对主动悬架PID控制器参数进行迭代优化,与优化前的悬架性能对比表明,优化后的主动悬架性能得到大幅提升。     

基于道路友好性的汽车主动悬架LQG最优控制方法

为分析悬架控制对汽车道路友好性的影响,基于简化的二自由度1/4车辆模型,设计了主动悬架LQG最优控制器,并在MATALB/Simulink环境下建立了主动悬架道路友好性仿真模型.基于改善汽车道路友好性的需要,采用层次分析法确定各性能指标权重,并利用Simulink/SRO模块对悬架控制参数进行优化.仿真结果表明,相对于被动悬架,主动悬架能有效降低汽车轮胎动载荷,从而提高道路友好性,且优化后的主动悬架道路友好性能更优.     

基于模拟退火算法的汽车悬架最优控制研究

设计了一种基于模拟退火算法优化常规线性二次最优控制器权值矩阵的方法。利用该算法的随机搜索特点,以主动悬架性能指标为目标函数对权值矩阵进行优化设计,提高了LQR控制器的设计效率和控制性能,解决了常规线性二次最优控制器的权值矩阵确定问题。应用该方法进行了汽车悬架主动控制仿真。研究结果表明:基于模拟退火算法优化的LQR控制器的汽车主动悬架相对于应用常规LQR控制器的主动悬架和被动悬架,能够大大改善主动悬架的性能;同时在充分利用常规LQR控制器优势的基础上,改善了其权值矩阵确定存在的问题。     

汽车主动悬架一种控制方法的研究

本文研究了汽车主动悬架部分状态变量反馈控制问题，介绍了设计并优化其控制规律的基本原理和计算方法，以“山花”牌ＪＨ６３１Ｋ汽车为对象算出了最优控制规律，完善了现代控制理论在汽车主动悬架设计中的应用。悬架性能的数值仿真和模型试验结果表明：主动悬架比被动悬架具有更好的减振性能；主动悬架的部分状态变量反馈优化控制与完全状态变量反馈优化控制减振效果相接近，且易于实现，具有更大的实用价值。     

电动汽车馈能式主动悬架在循环工况下的仿真研究

采用前向仿真和后向仿真相结合的思想,建立了基于循环工况的1/4馈能式主动悬架仿真系统。通过模糊PID控制器来控制电机的四象限运行,并考虑了电机、电池所造成的功率损,完成悬架主动力的输出以及能量的回收。选取了美国城市循环工况UDDS进行馈能式主动悬架的平顺性与经济性的仿真分析。仿真结果表明:相比于传统被动悬架,基于模糊PID控制的馈能式主动悬架能较好地改善汽车行驶平顺性,其在UDDS工况下的车身垂直加速度均方根值改善了32.43%;相比于传统电磁式耗能主动悬架,馈能式主动悬架在该工况下的节能效果达到了24.88%。     

商用车主动空气座椅悬架的建模与仿真研究

建立一种将驾驶室考虑在内的七自由度1/2商用车主动空气座椅悬架模型,采用最优控制理论建立主动控制器,在考虑白噪声路面输入的情况下,运用MATLAB/Simulink模块进行主动空气座椅悬架的性能仿真分析,得到了座椅质心加速度、悬架动挠度等评价指标,分析了时域和频域的响应结果,并且与被动空气座椅悬架进行了比较。结果表明:主动空气座椅悬架能很好的改善汽车座椅的减震性能,提高驾驶员及乘客的乘坐舒适性。     

基于货车车身悬架的最佳主动控制

建立了载货汽车5自由度模型,采用模糊控制方法对车身前后悬架进行主动控制。仿真结果表明,与一般的控制座椅悬架的控制方式相比,对车身悬架运用主动控制,不仅衰减座椅加速度,同时衰减了车身加速度。考虑减振性能和生产成本,对前、后悬架单独运用主动控制进行分析,得出了最佳的控制方案。     

铁道车辆横向主动悬挂试验研究

建立了铁道车辆１：８比例的半车四自由度横向主动悬挂试验模型,应用ＬＱＲ控制方法进行了主动悬挂与被动悬挂的试验对比研究,并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明,主动悬挂方式能有效衰减振动,尤其是共振点处的振动;主动悬挂与被悬挂相比,车体横移振幅在高频共振点附近平均降低８０％左右,在其余频段平均降低约３０％;车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低６５％左右,在其余频段平均降低约２０％。     

重型卡车主动悬置驾驶室舒适性仿真研究

为了满足长途运输时重型卡车行驶的平顺性要求,利用基于线性矩阵不等式(LMI)的H2控制算法对驾驶室安装了主动悬置的六自由度1/2重型卡车模型进行振动控制,所采用的路面激励为积分白噪声随机路面激励.大量的仿真结果显示,主动控制悬置系统明显降低了驾驶室的俯仰角加速度和俯仰角,采用主动控制悬置系统可有效地改善卡车行驶平顺性和乘坐舒适性.     

预瞄信息空气悬架汽车在加速/制动工况下的LQG控制

建立了基于空气悬架的1/2车辆加速/制动系统模型,通过轴距预瞄在后轮处提前预测路面不平度;设计了基于轴距预瞄控制算法的加速/制动最优控制器;进行了白噪声仿真分析。仿真结果表明:与被动空气悬架加速/制动系统相比,基于轴距预瞄控制的主动空气悬架加速/制动系统能有效降低车辆振动。与最优控制空气悬架加速/制动系统相比,质心加速度和后轮对应处的车身加速度、悬架动行程、轮胎动载均有显著减小,较好的改善了车辆在加速/制动时的平顺性和操纵稳定性。     

铁道车辆自供能量横向主动悬挂系统

为了减少车辆主动悬挂对外部能源的消耗,设计了自供能量主动悬挂系统,建立了车辆半车简化横向悬挂动力学模型,设计了LQG控制器,并利用随机振动理论分析了系统能量平衡存在的条件,采用Matlab/Simulink对系统的运行效果进行了仿真。仿真分析结果表明:自供能量主动悬挂系统比半主动和被动悬挂拥有更好的隔振效果,且当直流电机作动器的等效阻尼系数大于规定值时,系统在实现主动减振控制的同时还能够反馈能量。     

采用主动控制技术提高铁路车辆横向平稳性

建立了横向主动悬挂的１７个自由度计算模型，将主动控制铁路车辆的横向平稳性问题，归结为一性二次型最优问题（ＬＱ问题）求解。计算分析了铁路车辆在采用主动悬挂后横向平稳性改善的情况。计算结果表明，与被动悬挂相比，主动悬挂使车体横向加速度和轮轨作用力均方根值分别降低６０％和２０％左右。     

汽车主动悬挂的预见控制研究

讨论了预见控制在主动悬挂控制系统中的应用,所提出的主动悬挂控制预见控制系统在普通的基于二次型最优控制的主动悬挂控制系统上,增加了能利用汽车未来路面信息的前馈补偿器所构成。提高了主动悬挂控制系统的性能。     

基于预瞄信息的主动悬架最优控制

在MATLAB／SIMULINK中建立了七自由度车辆主动悬架模型,以提高车辆行驶平顺性为控制目标,主动悬架作动器的输出力为控制对象,根据最优控制原理设计出了基于轴距预瞄信息的主动悬架控制策略．仿真结果表明,与无预瞄系统的控制策略相比,基于预瞄信息的最优控制策略能够有效地降低车身垂直振动加速度、车身侧倾角加速度和俯仰角加速度,车辆行驶平顺性明显提高．     

悬架馈能作动器力学特性测试及非线性主动控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性并兼具回收振动能量的功能，对试制PMSM-滚珠丝杠式馈能作动器进行了力学特性测试，对库仑阻尼和作动器等效惯性质量进行识别，根据识别结果设计了馈能型主动悬架非线性控制器；结合电磁动力学建模、电气参数校核，采用分级变压充电试验方法对作动器样机进行三角波及正弦波位移输入下的力学特性测试，利用参数拟合使建模仿真力学特性曲线逼近实测曲线，完成库仑阻尼识别和等效惯性质量验证；对含有库仑阻尼及作动器等效惯性质量的主动悬架力学模型中的非线性项进行前馈反馈线性化处理，并对簧载质量/非簧载质量加速度项正则化处理，在此基础上根据作动器最大输出力设计了双约束H₂/H_∞控制器；利用数值仿真对被动悬架、理想主动悬架、常规H₂/H_∞控制主动悬架和双约束H₂/H_∞控制主动悬架进行悬架综合性能对比验证及馈能性能分析。分析结果表明:双约束H₂/H_∞控制主动悬架的簧载质量加速度均方根和综合性能指标较被动悬架分别降低47.05%和51.67%，仅比理想主动悬架分别差1.86%和1.34%，且比常规H₂/H_∞控制主动悬架分别优19.28%和11.21%；库仑阻尼和电机定子电阻分别消耗掉了作动器总吸收功率的18.99%和20.19%，相比之下，流向蓄电池的回收平均功率高达60.82%。