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.     

汽车主动悬架鲁棒保性能控制仿真研究

针对具有控制量和输出硬约束的不确定系统,研究了一种鲁棒保性能控制方法,将汽车主动悬架的控制问题视为有时域硬约束的鲁棒干扰抑制问题。将车身加速度作为系统的H2最小化输出性能指标,悬架动行程和轮胎动载荷作为H∞性能指标,得到系统的鲁棒H2/H∞最优保性能控制律。通过实例的仿真验证了鲁棒保性能控制方法的有效性和可行性,改善了带主动悬架系统汽车的乘坐舒适性。     

汽车防抱死制动系统的H_∞鲁棒控制

为克服道路条件变化与汽车载质量、制动器效能因数和胎压等参数摄动及因忽略系统非线性因素而出现的未建模动态特性给汽车制动防抱死系统(ABS)控制带来的不良影响,提高其鲁棒性和控制精度,运用汽车动力学理论,建立了ABS系统的数学模型并进行了适当简化。采用混合灵敏度方法设计了基于滑移率控制的ABS系统H∞鲁棒控制器。利用Matlab/Simulink对所设计的鲁棒控制系统进行了仿真,并与传统PID控制作了对比分析。结果表明,ABS鲁棒控制器在控制精度、鲁棒稳定性及响应时间等方面都优于传统PID控制;在汽车载质量、制动效能因数和道路条件等发生变化的情况下,ABS鲁棒控制器均能承受参数变化的不确定性,并将车轮滑移率有效地控制在期望值附近,明显提高了整车的制动性能。     

非匀质车辆队列的分布式控制

提出了对称通信拓扑下具有不同参数摄动的非匀质车辆队列鲁棒稳定性分析方法和分布式控制器设计方法。通过反馈线性化技术求得队列节点的线性动力学响应,结合分布式控制策略和静态状态反馈控制律,建立了具有范数有界参数不确定性的车辆队列高维状态方程。利用矩阵不等式将队列系统内稳定性转化为线性方程的H∞性能,证明了队列系统在不同参数摄动下保证鲁棒稳定性的充分条件,并给出了控制器增益的低维度求解方法。最后,基于非线性车辆模型进行了数值仿真,验证了所提出方法的有效性。     

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。     

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。     

基于参考模型的半主动悬架滑模控制

在分析电流变阻尼器工作原理与结构的基础上,基于参考模型设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器.研究了系统在随机路面激励条件下车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能指标的控制效果.运用Simu-link在不同的车速和车身质量的情况下进行了仿真分析,结果表明:控制后悬架各性能指标均得到明显改善,滑模控制器性能稳定,对系统参数的改变具有很好的鲁棒性.     

H2和H∞主动悬架统一的理论框架与比较

以2自由度1／4车模型为例在鲁椿控制理论的统一框架下讨论H2和H∞主动悬架的设计，并采用结构奇异值法和加权最坏RMS增益法对其鲁棒性能进行分析和比较。     

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。     

主动转向系统的神经网络模型逼近自适应控制的研究

将主动转向系统模型与2自由度整车模型相结合,组成被控对象模型。为提高具有非线性特性和不确定性的主动转向系统的自适应性能和鲁棒性能,采用基于线性RBF神经网络的模型逼近自适应控制方法,以横摆率和以横摆率与侧偏角变化率相组合为被控对象参数分别设计C1和C2两种自适应控制器,并对它们进行鲁棒性和稳定性分析。采用1阶参考模型和指令滤波器,对两种自适应控制器和考虑不确定性的H∞鲁棒控制器进行了多种非线性对比仿真。结果表明,自适应控制器比H∞鲁棒控制器有更好的动态和静态跟随性能;而两种自适应控制器中,C2控制器又略胜一筹。     

气体燃料发动机空燃比的H_∞控制

在充分考虑外部干扰和系统模型不确定性的情况下,将混合灵敏度H∞设计引入多点喷射燃气发动机空燃比控制中,将发动机空燃比控制转化为H∞标准设计。仿真结果表明,H∞控制器具有良好的跟踪性、鲁棒稳定性和抗干扰能力。     

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。     

具有非线性电液作动器的车辆悬架鲁棒PID控制

依据悬架实验装置，建立了电液作动器的非线性动力学方程，随后得到线性对象模型。作动器的非线性效果通过线性化模型的参数不确定性来体现。应用Matlab的非线性控制系统工具箱，设计了对象模型的鲁棒PID控制器。仿真和实验研究表明：该控制器对系统的不确定性具有较强的鲁棒性，提高了车辆悬架系统的性能。     

带参数摄动的车辆底盘的集成鲁棒混合控制研究

提出了一种新的参数摄动离散系统的鲁棒L_2-L_∞/H_∞混合控制综合方法,并将其转化为具有较低保守性的线性矩阵不等式组的凸优化问题。考虑车辆在极限工况具有参数大范围摄动和强非线性特点,利用该方法设计主动前轮转向系统和直接横摆力矩系统集成控制策略。采用Matlab/Simulink与Carsim联合平台进行典型工况仿真分析。结果表明,设计的车辆底盘集成控制器能抑制系统参数大范围摄动和强非线性的影响,改善车辆的操纵稳定性。     

汽车防抱死制动系统H_∞控制与PID控制的比较研究

控制方法是汽车防抱死制动系统的核心技术。为了提高ABS系统的鲁棒性能,在建立汽车防抱死制动系统数学模型的基础上,设计了H∞控制器,在Matlab/Simulink平台上对基于H∞控制器的ABS系统进行了动态仿真,并与基于传统PID控制器的ABS系统进行对比。通过对仿真结果进行比较发现,PID控制和H∞控制都能使ABS系统获得较好的制动性能;H∞控制响应迅速、具有优秀的稳定性和鲁棒性,总体控制效果优于PID控制。     

主动转向系统鲁棒控制的研究EI北大核心CSCD

本文中建立了引入主动转向系统模型,并考虑了参数不确定性的2自由度非线性整车模型。以上述模型作为被控对象,以一阶传递函数作为理想参考模型,运用标准H∞、环路成形和μ综合等方法分别设计了3种2自由度鲁棒控制器,并对其特性进行了频响分析和μ分析。对非线性整车模型进行了仿真。结果表明,各鲁棒控制器对抑制侧向力、横摆力矩和传感器量测的干扰、减小转向系统对整车动力学特性的影响以及提高驾驶稳定性和主动安全性等方面具有明显的效果,且均具有各自的优势特点,其中,μ综合控制器具有较低保守性和良好鲁棒性能。     

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。     

基于径向基函数神经网络的半主动悬架滑模控制

采用天棚阻尼模型为参考模型,设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器,并用径向基函数神经网络对其进行了优化.研究了系统在随机激励条件下的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能参数的控制效果,并对其功率谱密度进行了仿真分析.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.     

复合功率分流系统发动机起动H∞鲁棒优化控制

为改善复合功率分流混合动力系统纯电动至混合动力模式切换过程的车辆驾驶平顺性,同时确保在模型不确定和外部干扰条件下切换控制的鲁棒性,本文中提出了一种发动机起动H∞鲁棒控制策略。首先,建立复合功率分流混合动力系统动力学模型,并对纯电动至混合动力模式切换过程进行分析。其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线。然后,考虑到输入轴阻尼参数摄动、驾驶员输入、道路负载、输出端转速的不确定性变化和发动机转速量测噪声的干扰,设计了发动机起动H∞鲁棒控制器。最后,通过离线仿真和台架试验对所提出的控制策略进行验证。结果表明,该策略能有效将冲击度降低至11.52 m/s^3以内,同时对模型不确定性和外部干扰有较强的抑制能力。     

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。