基于EHA的汽车主动悬架控制时滞研究

在分析电动静液压作动器(EHA)汽车主动悬架结构的基础上,建立了含时滞的EHA汽车主动悬架模型,研究了时滞对模糊控制主动悬架动态性能的影响.论述了解决控制时滞问题的主要策略,对带有时滞补偿的EHA模糊主动悬架进行了试验研究.试验结果表明,采用时滞补偿算法明显改善了EHA主动悬架的控制效果,为主动悬架样机的实用化奠定了基础.     

直线电机式主动悬架协调车身姿态控制研究

将直线电机作为汽车主动悬架的作动器,能实现悬架的主动减振。建立整车主动悬架的动力学模型和直线电机的数学模型,输入三相交流电,测试直线电机的电磁力,仿真与试验的结果较为一致,验证了电机数学模型的正确性。基于整车姿态协调控制原理,结合模糊控制理论和电流滞环控制策略,研究了包含直线电机作动器的车辆主动悬架的动态响应。结果表明,该控制策略可行,且控制系统能有效改善车辆舒适性和行驶安全性,车身姿态也得到有效控制。     

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。     

兼具馈能与主动抗侧倾功能的电控液压悬架系统设计与研究

为解决特种车辆或载重车辆在极端工况下易侧翻的问题,提出了一种兼具馈能与主动抗侧倾功能的电控液压悬架系统。对该悬架系统的主动抗侧倾模式和馈能模式进行了功能原理设计与分析;针对主动抗侧倾模式与馈能模式,构建了电液悬架系统仿真模型;设计了电液悬架系统主动抗侧倾模糊PID控制策略和侧倾力矩分配方案,以及执行机构逻辑门限值控制策略,并基于Matlab/Simulink、TruckSim和AMESim仿真软件,搭建了电液悬架系统主动抗侧倾控制策略联合仿真平台;对装配有电液悬架系统的车辆模型在极限工况下的抗侧倾性能进行仿真分析,并对车辆在随机路面激励输入下的馈能特性进行仿真分析。结果表明,装配该电液悬架的特种车辆具备较强的防侧翻能力,并具有较好的悬架运动能量回收潜力。     

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。     

主动悬架用直线作动器结构设计及性能分析

针对现有主动悬架作动器存在能耗大、功率密度低等不足,设计了一款电磁力大而波动小的永磁直线作动器。运用基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法对作动器气隙径向磁场进行解析,验证了所建的有限元模型。研究作动器电磁力及其波动特性,并用波动比评价其波动特性。结果显示:电磁力与输入电压和运行速度有密切关系;电磁力的波动随电磁力上升而增大,但波动比降低并逐渐稳定于6.8%左右。通过作动器电磁力计算并和被动减振器阻尼力测试值进行对比,表明所设计的的电磁作动器能够满足悬架对阻尼力的要求。     

车辆主动悬架自适应模糊PID控制

针对车辆悬架系统的动态特性,将现代控制理论运用于主动悬架控制,提出一种新的控制策略———自适应模糊PID控制,并通过仿真验证了其可行性及有效性。这种新型智能控制策略为车辆主动悬架控制理论的研究提供了一条新思路。     

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。     

作动器惯性质量对主动悬架幅频特性的影响

设计了一种用于车辆主动悬架的齿轮齿条式作动器,并探究作动器惯性质量对主动悬架幅频特性的影响。首先给出了惯性质量的计算方法,分析了惯性质量对悬架系统固有频率的影响,接着,进一步对比了被动悬架、引入惯性质量、施加天棚控制和施加加速度阻尼控制4种情况下悬架3个评价指标的传递特性。最后通过台架试验进行了验证。结果表明:惯性质量的引入降低了车体和车轮固有频率,改善了中低频区域的振动,但加剧了高频区的振动;天棚主动控制只能改善中低频区域的振动抑制效果,但导致高频区振动的恶化;而加速度阻尼控制能减小惯性质量对中高频区域振动的恶化,相对较好地提高中高频区域的振动抑制效果。因此,作动器含有惯性质量的主动悬架系统应选择中高频控制效果较好的加速度阻尼控制算法。     

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。     

Review on Vehicle Electromagnetic Suspension Technology

主动悬架对路况和车况的自适应能力强,可显著提升车辆的行驶平顺性,而作为其核心部件之一的作动器,则是实现主动悬架性能的关键.随着电动车、电控系统和电磁减振技术的发展,电磁作动器在车辆悬架系统上的应用开始受到关注.本文中对车辆电磁悬架技术的研究和应用现状进行回顾和分析,并对其应用前景进行展望.     

车辆主动悬架用电磁作动器温度场的有限元仿真分析

利用异步感应电机工作原理,设计了一种新型车辆主动悬架用电磁直线作动器。建立了该作动器的有限元仿真模型,并对其电磁力和温度场进行了有限元仿真分析,得出作动器内部的温度场分布规律:作动器在产生大电磁力的同时,内部温度上升明显,初级绕组处的温升最快,初级铁芯越接近次级温升越快。对加工后的电磁作动器样机模型进行了堵转情况下的电磁力和温度试验测试,所得结果与仿真结果基本一致。     

主动悬架系统控制策略研究

文章设计一种主动悬架控制策略,通过建立四分之一车辆主动悬架系统模型,设计模糊滑模控制策略对主动悬架系统进行控制,并使用Matlab/Simulink软件对所建立的模型进行仿真分析。通过仿真结果验证了所建模型和控制策略的准确性,同时也改善了悬架系统的性能。     

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。     

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.     

EHA半主动悬架时滞补偿控制研究

为了改善汽车平顺性,设计了车辆电动静液压(EHA)半主动悬架结构。计算了EHA半主动悬架系统临界时滞,分析了时滞的影响。提出了一种改进型Smith时滞预估补偿器,并将其应用于模糊控制EHA半主动悬架的时滞补偿,进行了仿真分析和试验验证。结果表明,改进型Smith预估补偿器能够对补偿环节的悬架模型参数误差进行修正,提高了悬架系统的抗干扰能力,可有效减小时滞对该半主动悬架的影响,从而改善其动态性能。     

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.