Design of LQG Controller for Semi-active Suspension Based on Improved Analytic Hierarchy Process

建立了包含半主动悬架的4自由度车辆动力学模型,应用最优控制理论设计了车辆半主动悬架LQG控制器,并在Matlab/Simulink环境下对系统模型进行仿真.以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为车辆LQG控制的性能评价指标,采用层次分析法和改进层次分析法确定各指标的加权系数.仿真结果表明,与被动悬架相比,采用半主动悬架能有效地提高车辆的乘坐舒适性;而与层次分析法相比,使用改进的层次分析法更易于确定加权系数,更便于设计LQG控制器.     

基于AHP的车辆半主动悬架LQG控制方法研究

建立2自由度1/4车辆模型,以最优控制理论为基础,应用层次分析法(AHP)确定车辆评价指标的加权系数,实现半主动悬架LQG控制器设计,利用Matlab/Simulink进行仿真验证与分析。结果表明:相对于被动悬架,应用层次分析法确定LQG控制器加权系数的半主动悬架,实现了评价指标的综合优化,缓和路面冲击,提高车辆平顺性及舒适性。     

1／2汽车半主动悬架模糊PID控制器设计与仿真

建立了1／2车体四自由度液压半主动悬架模型及动力学模型,设计了用于该半主动悬架的模糊控制器,并进行了仿真分析。仿真结果表明,具有此模糊控制器的半主动悬架在提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性方面明显优于被动悬架。     

车辆半主动悬架系统设计与试验研究

在可调减振器设计及试验的基础上,建立了半主动悬架系统的数学模型,分析了模糊控制半主动悬架系统的动态性能,开发了以C8051F005单片机为主控件的半主动悬架模糊控制器,搭建了半主动悬架全真试验台,并进行了台架试验.结果表明,设计的半主动悬架及其控制系统性能稳定、可靠,汽车行驶平顺性明显优于传统被动悬架,为半主动悬架的实际应用奠定了基础.     

电流变智能半主动悬架模糊PID控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架系统设计了一种模糊PID控制器。将半主动悬架簧载质量的位移及其导数作为模糊控制器的输入，PID控制器的3个增益参数作为其输出，利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压变化的特性来使车身的振动降为最小。仿真实验给出了最优被动悬架、固定参数PID控制智能半主动悬架和模糊PID控制智能半主动悬架在不同路面激励情况下的响应曲线。     

半主动悬架的滑模变结构控制

针对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架模型,运用滑模变结构方法设计了半主动悬架滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面系数,用指数趋近率改善滑模运动段的动态品质并进一步确定了半主动悬架的实时控制阻尼力。对多种激励信号下隔振质量的响应及半主动悬架系统在系统参数摄动下的鲁棒特性进行了仿真分析。结果表明:变结构控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对外界扰动有一定的适应性,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

基于轴距预瞄的半主动悬架模糊神经网络控制

应用模糊控制和神经网络控制理论,构建了1/2车辆的半主动悬架模型,设计了基于轴距预瞄的半主动悬架模糊神经网络控制系统.对前轮半主动悬架采用以对应处车身垂向加速度为目标的模糊控制,对后轮半主动悬架采用轴距预瞄模糊控制,并利用神经网络来调整模糊控制器的控制规则和隶属度函数.在不同车速下对所建的控制系统分别进行了白噪声和路面脉冲输入的仿真.结果表明,与传统的被动系统相比,轴距预瞄模糊神经网络控制的半主动悬架系统能有效降低车辆振动;与模糊控制的半主动悬架系统相比,质心垂向加速度和后轮对应处车身加速度均有显著减小,较好地改善了车辆的行驶平顺性.     

电磁阀式半主动悬架LQG-Smith时滞补偿控制研究

为了解决电磁阀式半主动悬架控制过程中的时滞问题,提出了一种LQG-Smith时滞补偿控制方法。建立了2自由度半主动悬架动力学模型,开展了电磁阀减振器的阻尼特性试验和动态响应试验,得到了半主动悬架控制系统的响应时滞;设计了电磁阀式半主动悬架的LQG-Smith预估补偿控制器,仿真分析了时滞补偿控制下半主动悬架的动态性能。结果表明:与无时滞补偿控制相比,时滞补偿控制下半主动悬架的簧载质量加速度均方根值降低了17.57%,轮胎动载荷均方根值降低了12.23%,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性得到了改善。     

A Research on Anti-Rollover Control for Vehicles with Semi-active Suspension

为利用半主动悬架阻尼连续可调的特性来提高汽车的主动安全性,建立了汽车侧翻预测模型,并以此为基础设计了一种双层结构的连续减振控制器,进行汽车防侧翻控制.上层控制器采用滑模控制方法输出期望侧倾力矩,下层控制器根据这个期望侧倾力矩,利用线性插值方法输出半主动悬架中各减振器的输入电流.利用MATLAB/Simulink对整个系统进行了仿真,结果表明,该控制器能有效提高汽车的防侧翻能力.     

基于半主动自适应悬架系统的整车道路友好性研究

为了提高车辆的道路友好性与平顺性,设计了以磁流变减振器为控制对象的整车自适应模糊控制半主动悬架系统。在试验测试和理论分析的基础上,建立了基于磁流变减振器的整车半主动悬架模型及其状态方程,并用该模型对自适应模糊控制方法进行了研究。模型的输入采用B级和C级路面谱;道路友好性评价指标采用动载荷系数和动载荷应力因子;使用MATLAB/Simulink建立基于2个自适应模块的模糊控制器控制系统,模糊控制器的输入均采用车身与车桥的相对速度和相对加速度。仿真结果表明:与被动悬架相比,在B级和C级路面、不同速度下,半主动自适应悬架动载荷系数均降低30%左右,动载荷应力因子均降低40%以上,同时也提高了车辆的运行平顺性和稳定性。     

基于RBF网络自适应控制的车辆道路友好性与平顺性研究

在试验测试和理论分析的基础上,建立了采用磁流变减振器的半主动悬架的模型.采用积分白噪声模拟B级路面谱作为路面输入;提出了由1个径向基神经网络辨识器和4个神经网络控制器组成的自适应控制系统;以轮胎动载荷和质心垂向加速度作为主要评价指标,利用Matlab/Simulink模块进行仿真.结果表明,设计的半主动悬架系统与被动悬架系统相比,道路友好性得到了良好改善,同时车辆的平顺性也大幅提高.     

转向工况下汽车半主动悬架模糊PID控制

根据汽车系统动力学原理及牛顿力学定律建立了转向工况下的半主动悬架整车数学模型,并将模糊规则控制与传统PID控制相结合,设计了基于可调阻尼减振器的汽车半主动悬架模糊PID控制器.运用Matlab7.0/Simulink6.0软件对此控制系统进行了仿真计算,结果表明,该控制器有效改善了汽车在转向工况下的动态性能,保持了良好的车身姿态,提高了乘坐舒适性.     

汽车磁流变半主动座椅悬架动态特性的试验研究

为进一步提高汽车的乘坐舒适性,研发了一种汽车座椅半主动悬架用磁流变减振器,并对其进行阻尼特性试验,通过分析其受力情况,建立了汽车半主动座椅悬架动力学模型,设计了用于座椅磁流变半主动悬架的天棚控制策略,并在随机和正弦激励输入下进行了座椅天棚控制仿真计算,试制了磁流变半主动座椅物理样机及试验台架系统,开展了磁流变半主动座椅悬架的台架试验研究。结果表明,理论仿真和试验结果基本吻合,磁流变减振器阻尼可控性好;相对于被动座椅悬架,采用磁流变半主动座椅悬架后,座椅动态性能改善了30%左右,磁流变半主动座椅悬架减振效果显著。     

三级阻尼可调车辆半主动悬架的模糊控制与仿真

汽车三级阻尼可调半主动悬架可以在不同行驶工况下,实现阻尼在"软"、"中"、"硬"之间的切换,从而可以较好地适应不同工况。文中设计一种模糊控制器,控制三级阻尼可调半主动悬架的阻尼值。在Matlab/Simulink中进行仿真,并与被动悬架相比较。结果表明,该模糊控制器可有效提高汽车的平顺性,并在一定程度上改善了汽车的操纵稳定性。     

基于道路友好性的重载汽车悬架半主动控制研究

车辆的平顺性和道路友好性是反应车辆悬架性能的2个重要指标。为改善重载汽车在道路行驶中的友好性,基于7自由度重载汽车动力学模型,建立了半主动悬架系统的运动方程,设计了半主动悬架最优控制器,考虑路面不平度的随机激励,以车辆平顺性和道路友好性为控制目标,提出了车辆悬架的最优半主动控制策略,并且给出了详尽的推导过程。仿真分析结果表明:当汽车以20m/s的速度行驶在C级路面时,车身和驾驶室垂向加速度有效均方根值分别减少了3.42%和46.4%,轮胎对路面的破坏减少了2.10%;半主动控制悬架有效地保证了车辆行驶的平顺性,同时可减小车辆对路面的冲击作用,改善了车辆的悬架性能。     

整车半主动悬架滑模控制器的设计与仿真

基于滑模理论设计了7自由度的整车半主动悬架系统的滑模控制器。采用极点配置法进行切换超平面的设计,应用顺序启动递阶算法和等速趋近率法进行多变量滑模变结构控制器的设计和优化。研究了系统在随机激励条件下的车身加速度、俯仰角、侧倾角、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动行程和轮胎动位移等主要性能指标在时域上的控制效果,并对其进行了功率谱密度的仿真分析。结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证实了该滑模控制器设计的有效性。     

基于制动与悬架系统的车辆主动侧翻控制的研究

为提高车辆抗侧翻能力,建立了10自由度整车侧翻动力学模型,应用车辆动力学和轮胎力耦合特性,提出了一种基于差动制动和半主动悬架协同工作的车辆主动抗侧翻控制策略。通过对制动力矩的差动调节和半主动悬架阻尼力的适时匹配,实现对车辆侧翻的有效控制。根据子系统运动特性,设计了制动系统基于滑移率的积分滑模控制器和悬架系统灰模糊控制器。分别对制动、悬架控制及综合控制进行的鱼钩试验仿真结果表明,综合控制策略可有效降低危险时域车辆的侧倾角,相对于单一系统控制进一步提高了车辆抗侧翻能力。     

半主动悬架模糊控制仿真

为缓和路面传递给车身的冲击,改善汽车行驶的平顺性和操作稳定性,文章建立了二自由度1／4车体半主动悬架非线性动力学模型,利用MATLAB模糊逻辑控制工具箱设计半主动悬架的模糊控制器,通过运用MATLAB／SIMULINK,对悬架系统进行了仿真分析。结果表明,该控制方法能有效地降低车身垂直加速度、悬架的动挠度和车轮动载荷,提高了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

基于磁流变阻尼器的车辆半主动悬架最优控制的研究

文中用所建的1/4车辆模型对采用磁流变阻尼器的半主动悬架实施最优控制进行研究.采用改进型Bouc-Wen模型来模拟磁流变阻尼器.利用小种群遗传算法对随机最优控制器的权值进行寻优.仿真结果表明,采用最优控制的磁流变阻尼器半主动悬架性能指标明显优于被动悬架.     

汽车半主动悬架的模型参考自适应控制

在1／4车辆动力学模型的基础上，基于李雅普诺夫稳定性理论，以天棚阻尼半主动悬架为参考模型，设计了半主动悬架模型参考自适应控制器。自适应控制器包括可调前置控制器和状态反馈控制器两个部分。推导了自适应控制律与相应的约束条件。仿真结果表明：该控制器对于模型参数的不确定性具有良好的鲁棒特性。自适应控制器不仅明显降低了车身加速度，提高了平顺性，同时也使汽车的行驶安全性获得了改善，悬架动变形稍有增大。