基于T-S模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究

为了研究因曲线运动引起的车辆侧翻及防测翻控制方法,提升车辆在不平整道路上的平顺性及紧急避障转向操纵下侧倾稳定性,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模方法,设计了主动悬架自适应多目标鲁棒控制策略。分析了基于车辆运动状态的模糊隶属度函数选择方法,当车辆直线行驶或动挠度较小时,保证车辆的行驶平顺性,当车辆发生极限转向或动挠度较大时,限制悬架相对运动量,增强对车身的垂向支撑。以优化加速度H_∞性能及悬架动挠度为控制目标,通过使用并行分布补偿方法将结果优化问题转换为线性矩阵不等式求解问题,确定反馈控制增益。采用自适应鲁棒控制(Aaptive Robust Control-ARC)保证系统在非线性、不确定性下,控制力跟踪的鲁棒性。通过SIMULINK~?及CARSIM~?联合仿真对主动悬架平顺性及侧倾稳定性控制效果进行验证,结果表明:该控制方法可以有效提升在良好路面正常行驶工况下车辆的平顺性,和被动悬架相比,小激励工况下,其加速度峰值降低了70%以上,在大激励下动挠度峰值相比被动悬架降低了15%以上。在随机路面输入下,车辆质心加速度均方根值相较被动悬架降低了4%以上,后轴悬架动挠度峰值降低近20%。当车辆发生侧翻危险工况时,基于T-S Fuzzy的主动悬架可以有效地增加车辆悬架支持力,减小车辆侧倾角,避免车辆发生侧翻。     

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.     

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。     

基于H_2/H_∞控制的汽车主动悬架被动容错控制

针对悬架系统的刚度、阻尼参数摄动和作动器增益损失故障,考虑悬架系统的时域硬约束,运用线性矩阵不等式(LMI)技术,提出了一种基于H_2/H_∞状态反馈控制的主动悬架被动容错控制策略。以半车模型为例,设计了主动悬架的被动容错控制器。分别在主动悬架系统无故障和故障模式下进行了仿真分析,结果表明,所提出的控制策略对悬架系统的故障具有鲁棒性,能够提升其乘坐舒适性。     

基于4自由度车辆模型的电液主动悬架H∞控制

对带有电液主动悬架的车辆进行了力学分析，建立了4自由度车辆状态空间模型。在路面干扰激励下，为了改善汽车的行驶平顺性，基于二次型干扰抑制指标，对此多输入多输出(MIMO)系统设计出了H∞控制器。并且用MATLAB6．1进行了数值仿真，仿真结果表明带H∞控制器的主动悬架有效降低了车身垂直加速度和俯仰角加速度。     

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。     

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。     

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.     

基于状态反馈和预瞄前馈的智能车半主动悬架控制

为提高智能车辆的半主动悬架综合控制性能，提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的半主动悬架控制方法。首先，以8轮车为研究对象建立11自由度半主动悬架模型，设计LQR状态反馈控制器。然后，为解决状态反馈控制抗路面干扰能力弱和基于固定时序延迟的预瞄反馈控制适用性差的问题，提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的控制器：建立车轮运动规划模型和路面预瞄模型，计算出悬架控制系统所需的车轮规划轨迹点序号和控制延迟响应时间；以路面激励和垂向加速度为输入、以前馈阻尼力为输出，设计基于类模糊的预瞄前馈控制器，并与LQR反馈控制器一并构成所提控制器。最后，基于MATLAB/Simulink和Trucksim联合仿真平台，进行匀速转向工况、变速直线工况、变速转向工况和匀速直线工况下的试验验证。结果表明，在垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度均方根值方面，与被动悬架相比，所提控制方法在4种工况下至少降低了23.52%、13.59%、19.35%；与基于固定时序延迟的预瞄反馈控制相比，所提控制方法在前3种工况下至少降低了14.04%、8.09%、13.79%；与基于状态反馈的控制方法相比，所提控制方法在第4种工况下降低了13...     

汽车主动悬架的单神经元自适应控制

在1/4汽车动力学模型的基础上,设计了汽车主动悬架的自适应神经元控制器。以车辆的行驶平顺性为主要控制目标,车身垂直加速度、悬架动挠度、车轮动位移为具体评价参数,研究了系统在随机路面激励条件下的时域响应,计算了振动响应的均方根值,考察了在变参数条件下控制器的鲁棒性。仿真结果表明,该控制器能有效改善车辆的综合性能,尤其是平顺性和舒适性,并且具有较好的鲁棒性,对模型参数的变化有一定的适应性。     

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TruckSim的重型商用车半主动悬架天棚控制研究

悬架是车辆底盘系统的关键组成部分之一,对车辆平顺性有十分重要的影响。传统的被动悬架无法根据车辆运行工况调整自身阻尼,减振效果有限,半主动悬架能够根据不同的运行工况实时调整自身阻尼,能够有效提升车辆平顺性。文章通过TruckSim和MATLAB/Simulink建立基于天棚控制策略的某重型商用车半主动悬架仿真模型和传统被动悬架仿真模型,并对两种悬架的减振效果进行了对比分析,结果表明,相比传统被动悬架,基于天棚控制策略的半主动悬架能够有效提升车辆平顺性,其中车身加速度均方根值降低22.9%,悬架动挠度均方根值降低15.1%,轮胎动载荷均方根值降低9.8%。     

基于相似接近度的悬架参数多目标模糊优化

综合考虑车辆的乘坐舒适性和对路面的损坏性,以汽车座椅和悬架系统的阻尼与刚度作为设计变量,以座椅加速度均方根值和轮胎相对动载荷均方根值为目标函数,建立了被动悬架参数的两目标优化设计模型.应用模糊理论,结合海明距离、模糊贴近度和灰色关联度3项指标,构造了一个"相似接近度"的模糊评价函数.对实际算例进行了两目标模糊优化设计,验证了该方法的有效性.     

An Investigation into Vehicle Active Suspension with Electromagnetic Actuator

应用电磁感应的基本原理,设计了一种响应快、出力大和动行程长的车辆主动悬架用作动器.建立了该作动器的集总元件的动力学模型并进行仿真;同时对制作的样机进行了斜坡电压输入和方波电压输入的电磁力测试,测试与仿真结果很好吻合,验证了模型的准确性.最后,结合最优控制理论和矢量控制方法,对包含作动器动力学模型的车辆主动悬架系统进行了正弦路面激励下的仿真分析,结果表明,与被动悬架系统相比,主动悬架系统能明显提高车辆的平顺性.     

电液主动悬架的H_∞控制研究

对用流量伺服阀构成的电液主动悬架进行了系统分析,并将其简化为H_∞标准问题,设计了基于干扰抑制指标的H_∞控制器。仿真和实验结果表明,设计出的H_∞最优控制器有良好的控制效果,同时可以对系统的总体性能进行优化,是一种适合主动悬架控制多目标特点的控制器。     

摇臂推杆式电磁主动悬架的鲁棒控制与优化

针对被动悬架和半主动悬架在抑制车辆振动方面存在的不足,提出一种摇臂推杆式电磁主动悬架并试制样机,它具有结构新颖、加工容易和模块化设计等特点。对该悬架系统非线性特性进行分析,得到等效刚度和等效簧下质量等参数的摄动区间。在保证系统鲁棒稳定性的前提下,以车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移和主动力最小作为优化目标,设计鲁棒H∞控制器。为降低控制器保守性,将车身质量参数摄动范围分段,优化设计自适应鲁棒H∞控制器,通过静态查表方式离线控制,保证实时性,且无需切换控制器,避免对乘员产生的冲击感。     

增加缓冲器的馈能式悬架性能研究

为解决惯性质量带来的馈能式悬架性能恶化的问题，研究了减振器串联缓冲器的解决方案。建立了带缓冲器的2自由度馈能式悬架模型，理论研究表明增加缓冲器利于改善簧载质量加速度、悬架动挠度，同时降低惯性力；通过传递特性分析，揭示了缓冲器对减振器速度幅值通低频阻高频的作用。对比有无缓冲器时悬架耗散功率，结果表明缓冲器降低了悬架耗散功率。通过台架对比测试，验证了增加缓冲器能够有效提升馈能式悬架性能，簧载质量加速度均方根值降低58.0%，车轮相对动载荷均方根值降低33.3%，悬架动挠度均方根值降低27.6%。     

基于主动自适应悬架系统的道路友好性研究

为了减少车辆轮胎动载荷对道路路面的影响,提高车辆的道路友好性,设计了以主动悬架为控制对象的自适应模糊PID控制系统。该系统将模糊控制与常规PID控制有机融合,利用模糊隶属函数实时对PID控制参数进行调节。建立5自由度主动悬架友好路面仿真模型,以C级路面谱为路面输入信号,道路友好性评价指标采用动载荷系数、动态载荷应力因子及95百分位4次幂和力,对主动自适应悬架系统进行研究。研究结果表明:采用自适应模糊PID控制的主动悬架系统的道路友好性明显优于被动悬架和单一模糊控制的主动悬架;采用模糊PID控制的主动悬架系统可显著降低车辆对路面的动态载荷,提高道路的使用寿命,最终达到提高公路设计的质量和安全性的目的。     

汽车电磁主动悬架的研究现状与发展趋势

主动悬架是基于汽车在行驶过程中运动状态和路面状况变化产生主动控制力使车辆处于最佳减振状态。电磁主动悬架具有无接触摩擦、响应快、控制力大、适应频率宽、可控性好等优点,是实现汽车主动悬架系统的主要途径,电磁主动悬架成为国内外研究热点。基于国内外近年对电磁主动悬架的研究现状,对各类电磁主动悬架的作动器进行分析总结,最后针对电磁主动悬架目前的关键问题和悬架系统目前馈能研究现状进行了总结。     

含时滞悬架系统H∞控制的理论与实验研究

本文中以考虑时滞的汽车主动悬架系统为研究对象,利用理论与实验相结合的方法,研究时滞对悬架系统振动特性的影响。首先,建立考虑时滞的主动悬架系统动力学模型,基于H_∞控制理论,通过Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,推导了闭环时滞系统渐近稳定的矩阵不等式,设计了已知最大稳定时滞量的H_∞控制律;然后,利用数值仿真和实验方法对该控制律进行验证,结果表明H_∞控制律能有效抑制簧载质量加速度;最后,分析了不同增益下时滞与簧载加速度均方根值的变化关系,研究发现时滞量距离控制增益所对应的τ_(max)越近,控制效果越好。