电液主动悬架滤波输出反馈控制器的设计及仿真实现

基于1／2车辆模型和非线性电液作动器，提出并详细设计了主动悬架滤波输出反馈控制器。整个主动悬架系统分解为内、外两个回路，外回路采用滤波输出反馈控制，大幅度衰减了车辆在高低频范围内的起伏和俯仰运动，提高了车辆的乘坐舒适性。内回路基于非线性作动器模型，采用传统的PI控制器，较好地跟踪输出了控制系统需要的作用力。此外，还对作动系统的摩擦力进行了详细建模。频域和时域仿真结果演示了主动悬架的良好性能并验证了结论。     

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。     

电磁主动悬架的设计及仿真研究

基于电磁学原理,利用电磁铁作为主动悬架的作动器,构造出电磁作动器的一般结构。在1/4汽车悬架的基础上,建立了电磁主动悬架的非线性模型,并应用现代控制理论设计了该模型的次优控制器,对该模型进行分析、仿真。模拟结果表明,电磁悬架能够实现一般主动悬架的功能,满足车辆平顺性的要求,可以适用于汽车的悬架系统。     

基于T-S模糊模型的车辆电液悬架系统H_∞控制

为了进一步降低主动悬架作动器输出力并优化控制系统鲁棒性,建立车辆7自由度整车模型,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模技术,设计主动悬架外环H_∞控制器,从而根据路面输入调节主动悬架性能,提升作动器能效。通过构建一个包括控制器稳定性分析、悬架运动空间及力的限值问题的线性矩阵不等式组,将控制器的优化问题转换为此线性不等式组的求解问题,并结合并行分配补偿控制技术,得到此控制器状态反馈系数。针对系统不确定性参数,内环采用自适应鲁棒控制方法,提升控制力的跟踪性能。通过对不同路面轮廓激励工况、交叉轴双轮激励工况以及控制力跟踪性能进行仿真试验,分析被动悬架和主动悬架性能评价指标,并对其作动器输出力进行对比研究。研究结果表明:在小激励下,基于T-S模糊模型的H_∞控制主动悬架相比被动悬架,各车轮处加速度均方根值可降低80%以上,与最优控制相比可降低47%以上;而在大激励时,虽然其加速度均方根值有所上升,但其悬架动挠度峰值较被动悬架有所下降;通过路面交叉轴激励对比可以看出,针对整车平顺性参数,该方法可在路面小激励时较被动悬架降低质心、俯仰以及侧倾加速度均方根值达55%、83%以及90%以上;与反演作动器输出力及最优控制作动器输出力对比结果表明,该控制方法可有效降低主动悬架控制力峰值20%以上,并提升控制力的跟踪性能;基于T-S模糊模型的H_∞控制可以在保证车辆悬架性能的基础上有效降低系统能耗。     

车辆电动悬架的混合不确定建模与μ综合控制器设计

考虑悬架和电机作动器的参数摄动和控制输入的高阶未建模不确定性,利用线性分式变换理论对已开发的车辆电动悬架系统进行混合不确定建模和仿真,并设计了μ综合控制器.仿真得到了主动悬架和被动悬架的频率和时间响应.结果表明,相比被动悬架,所设计的μ综合控制器对乘坐舒适性有很大的提升.μ分析表明,与基于主动悬架名义模型设计的H∞综合控制器相比,μ综合控制器可使闭环系统获得更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能.     

汽车主动悬架作动器故障诊断与控制补偿方法

在建立二自由度1/4车辆主、被动悬架模型和LQG控制器的基础上,设计了卡尔曼滤波器实现对悬架状态的估计。针对汽车主动悬架作动器增益故障,设计卡尔曼滤波器获得状态残差,实现对故障的在线诊断,得到悬架故障增益。对LQG控制率进行实时控制力补偿,实现主动悬架作动器的容错控制,并利用MATLAB/Simulink进行了仿真。结果表明,设计的状态估计器能及时发现故障,并进行控制力补偿,使故障悬架快速恢复原有性能,提高主动悬架的可靠性。     

电磁馈能悬架作动器设计

为了实现电磁馈能悬架减振与能量回收的目的,将永磁直线电机作为悬架的作动器。以传统筒式减振器为试验对象,设计了一种圆筒型直线式作动器,对作动器各部分结构尺寸进行了设计,并对作动器进行了仿真分析。结果表明:设计的永磁直线作动器电磁力在均值为330N,磁场分布均匀,满足作动器设计要求。     

新型电动静液作动器主动悬架模糊PID控制

为采用新型电动静液作动器的主动悬架设计了一种模糊PID控制器,把悬挂质量相对于静平衡位置的位移(即动挠度)及其变化率作为模糊控制器的输入,PID控制器的3个参数作为模糊控制器的输出.不同频率激励路面的试验数据表明,采用模糊PID控制的主动悬架能适应不同频率路面状况,有效降低车体垂向加速度和悬架动挠度,从而提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

基于振动状态估计的电动静液压主动悬架切换控制研究

为减少电动静液压(EHA)主动悬架作动器失效对车辆动态特性的影响,设计了一种基于振动状态估计的EHA主动悬架切换控制策略。建立EHA作动器失效模型,基于卡尔曼滤波算法,以悬架系统状态变量残差与簧载质量加速度作为复合切换条件,设计了一种EHA主动悬架切换控制策略,并进行了仿真和台架试验。结果表明,该切换控制策略在作动器失效后能够进行模式切换,可消除切换紊乱现象,并在短暂时滞后,使EHA主动悬架性能恢复至与正常悬架相近的水平,改善了作动器失效造成的车辆动态特性恶化问题。     

汽车馈能式电动主动悬架控制器设计与试验研究

针对直流无刷电机结合滚珠丝杠结构作为电机作动器的汽车馈能式主动悬架,设计了其电机作动器的电子控制系统。该控制系统的硬件部分由DSP控制器、驱动及功率模块和DC-DC电源供应模块3个模块构成;软件部分采用了基于μC/OS-Ⅱ实时多任务操作系统的控制算法。分别对所研制的电动主动悬架与原配液压被动悬架进行整车试验,研究了电动主动悬架的随动特性及馈能可行性。     

汽车防抱死制动系统的自抗扰控制研究

汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System,ABS）的作用是确保汽车制动时行驶方向的稳定性、可靠性,但是目前仍存在非线性、时变性以及参数不确定性等问题。为保证汽车制动行驶过程中的操纵稳定性和安全性,进一步实现各工况下防抱死制动系统的优化控制,以影响整车稳定的变量滑移率为研究对象,分析所设计策略的控制效果。搭建汽车动力学模型、制动系统模型、轮胎模型和滑移率模型等主要模型,设计基于滑移率的ABS二阶非线性自抗扰控制器。运用MATLAB/Simulink软件对基于自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）的ABS制动过程和基于模糊PID控制的ABS制动过程进行仿真,对比研究最佳滑移率、载荷、水泥-冰对接路面、扰动等对制动过程中的轮速、车速以及滑移率等动态性征反映的稳定性和抗扰能力的影响,同时研究其对最终制动距离和最终制动时间反映的制动性能的影响。最后,将自抗扰控制器和模糊PID控制器装配于试验车辆的ABS,进行水泥路面和冰-水泥对接路面制动过程的实车试验。研究结果表明：基于二阶非线性自抗扰控制算法的ABS制动的最终制动距离和最终制动时间更短、制动效果更优,制动过程中的轮速、车速和滑移率在响应速度、稳定性和抗扰能力等方面均更佳;试验结果与仿真结果吻合,证明了仿真模型及其仿真结果的可行性和正确性。     

汽车四轮转向非线性系统的神经网络控制

考虑了轮胎的非线性特性，引入Magic Formula建立汽车非线性力学模型，利用前向BP神经网络来辨识该非线性模型，并利用另一个神经网络进行PID参数的整定，进行离散控制系统和控制算法的设计，有效地提高了汽车四轮转向的稳定性。     

模糊滑模变结构控制在DCT电控离合器上的应用

针对电控离合器系统的强非线性、难以建立精确的数学模型等特点,设计了滑模变结构控制器。利用模糊控制器来调整滑模趋近律参数,从而削弱了滑模控制的抖振现象。建立了无刷直流电机的数学模型,用该控制方法在MATLAB软件里对双离合器自动变速器起步、换挡进行仿真,并与传统PID控制器进行比较。仿真结果表明,该控制器跟踪指令信号性能良好,抗干扰性能强于PID控制器。     

Model-based design of a variable nozzle turbocharger controller

Variable Nozzle Turbocharger (VNT) was invented to solve the problem of matching an ordinary turbocharger with an engine. VNT can harness exhaust energy more efficiently, enhance intake airflow response and reduce engine emissions, especially during transient operating conditions. The difficulty of VNT control lies in how to regulate the position of the nozzle at different engine working conditions. The control strategy designed in this study is a combination of a closed-loop feedback controller and an open-loop feed-forward controller. The gain-scheduled proportional-integral-derivative (PID) controller was implemented as the feedback controller to overcome the nonlinear characteristic. As it is difficult to tune the parameters of the gain-scheduled PID controller on an engine test bench, system identification was used to identify the plant model properties at different working points for a WP10 diesel engine on the test bench. The PID controller parameters were calculated based on the identified first-order-plus-dead-time (FOPDT) plant model. The joint simulation of the controller and the plant model was performed in Matlab/Simulink. The time-domain and frequency-domain performances of the entire system were evaluated. The designed VNT control system was verified with engine tests. The results indicated that the real boosting pressure traced the target boosting pressure well at different working conditions.     

基于QFT的四轮转向控制系统设计

本文提出一种基于定量反馈理论的主动控制四轮转向策略，以汽车转向时的横摆角速度和车体侧偏角为被控制量，将汽车的速度、质量、轮胎等效侧偏刚度等参数视为有界的不确定参数，应用定量反馈理论（QFT）设计反馈控制系统。为了验证设计的有效性，采用具有非线性轮胎特性的汽车模型对控制系统作了多种工况下的仿真。仿真结果证明所设计的解耦控制系统对汽车参数的不确定性具有鲁棒性，同时具有较好的控制特性，能够有效提高汽车的主动安全性和操纵稳定性。     

基于单神经元的汽车方向自适应PID控制

针对汽车方向动力学控制存在的非线性和参数时变不确定性问题，提出了一种新的基于单神经元的汽车方向自适应PID控制算法。该算法利用了神经网络的自学习和自适应能力，实现了方向PID控制器的参数在线自整定，从而避免了传统的自适应PID控制必须在线辨识被控系统的参考模型参数而带来的计算工作量大的问题。仿真计算和场地试验验证表明该控制算法可有效地控制汽车按照预期给定的轨迹行驶，且保证了汽车方向闭环控制系统具有较强的适应性和鲁棒性。     

改进的模糊PID控制器对4自由度主动悬架振动控制的研究

建立了4自由度1／2车体力学模型,针对车辆悬架为一非线性、时滞、不确定系统,设计了一种改进的主动悬架模糊PID控制器。以SANTANA2000实车悬架为仿真参数,以阶跃信号激励为路面输入,在Matlab中进行了时域仿真。结果表明,改进的模糊PID控制的主动悬架对车身垂直加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷等平顺性指标改善明显．响应达到稳定状态的时间也有了显著的缩短,车辆乘坐的舒适性和操纵稳定性优于被动悬架和单纯的模糊控制的主动悬架,对车辆主动悬架控制的开发具有参考价值。     

汽车纵向加/减速度多模型分层切换控制

针对汽车纵向动力学模型的大不确定性,设计了一种基于鲁棒控制理论的汽车纵向加速度多模型分层切换控制系统。通过分析汽车纵向动力学特性,用4个不确定模型覆盖对象不确定性,并应用LM I方法设计对应的鲁棒性能控制器集合。考虑鲁棒控制系统的特点,设计了一种对不确定性的系统增益进行估计的切换指标函数,以选择控制器进行控制。实验表明,提出的方法在大不确定性下可以对纵向加速度有效控制。     

电喷天然气发动机空燃比闭环控制及仿真研究

建立了用于控制仿真分析的天然气发动机动态模型 ;利用所建立的动态模型 ,进行了天然气发动机空燃比控制的动态仿真 ,分别采用PID控制器和神经网络控制器进行控制 ,并对控制效果进行了研究 ,比较分析了不同的控制策略在空燃比控制系统中的作用。     

基于模糊PID控制的汽车道路模拟系统研究与仿真

根据模糊控制理论，以汽车道路模拟系统为研究对象，将模糊控制与常规的PID控制相结合，设计出一套模糊PID控制系统。并对正弦波、方波以及随机波进行仿真再现，仿真结果表明，该模糊PID控制器比常规PID控制器具有更高的控制精度和更好的动态性能。