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.     

基于层次分析法的主动悬架LQG控制器设计

建立了7自由度主动悬架的动力学模型,并应用最优控制理论设计了车辆主动悬架的LQG控制器;采用层次分析法确定各性能评价指标的加权系数,在Matlab/Simulink环境下建立主动悬架和被动悬架模型并进行仿真。仿真结果表明,通过层次分析法对加权系数的合理选取,主动悬架能够有效地降低车身振动加速度,从而提高乘坐舒适性。     

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。     

汽车半主动悬架线性二次型最优控制

被动悬架的刚度和阻尼在车辆运行过程中均不可调,难以适应路面的多样性,不利于车辆平顺性、乘坐舒适性的提高。以某款乘用车为研究对象,分别建立1/4车辆2自由度被动悬架、半主动悬架动力学模型;对半主动悬架动力学模型输出指标进行加权处理,得到性能指标函数;运用极小值原理,结合线性二次型最优控制算法对悬架的阻尼力进行控制;采用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对悬架的性能进行仿真分析。仿真结果表明,采用线性二次型最优控制可使悬架性能指标函数达到极小值,有效地改善了车辆的平顺性和乘坐舒适性。     

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。     

基于Simulink的车辆主动悬架LQG控制器的设计

建立了二自由度1/4车体的数学模型,并利用线性最优化控制理论进行了汽车主动悬架的LQG控制器设计,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,结果表明具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性有了很大的改善。     

基于MATLAB/Simulink的半主动悬架仿真分析

采用四自由度半车数学模型,根据运动学定律,对模型受力进行分析,列出状态方程;根据已建立的模型和所列方程确定加权矩阵,采用最优控制策略设计控制器;利用MATLAB软件搭建模块,调整加权系数,将车身垂直加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动载荷4个目标控制在有效范围内;通过半主动悬架时域内仿真分析,并与被动悬架对比,得出具有控制器的半主动悬架在一定程度上改善了悬架系统的工作性能,验证了控制器设计的有效性。     

基于SIMULINK的车辆主动悬架LQG控制仿真研究

通过建立1／4车辆模型,应用最优控制理论进行了车辆主动悬架的LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制器的设计,并在Matlab／Simulink环境中建立系统模型并进行仿真,将仿真结果与被动悬架仿真结果进行对比分析。仿真结果表明,具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的改善有良好的效果。     

基于遗传算法的半主动悬架模糊PID控制研究

为进一步满足汽车乘坐舒适性的要求,设计了一种半主动悬架的模糊PID控制器,并利用遗传算法来优化模糊控制器的量化因子和PID整定公式的比例因子,通过模糊推理方法求解PID参数的调整系数,以实现半主动悬架控制.对某轿车整车动力学模型进行仿真分析的结果表明:该模糊PID控制能有效提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

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。     

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.     

基于混合阻尼控制的车辆半主动悬架可调性研究

基于天棚、地棚的混合阻尼控制策略理论上可以通过调节阻尼分配系数α改变悬架性能,而实际上如果悬架参数选取不当,改变α时即使车辆的平顺性变差其安全性也不会得到明显改善。针对上述问题,在Simulink环境下采用重复多次仿真的方法得到车辆在C级路面输入下的响应序列。根据指标函数绘制曲线最终确定了合适的悬架刚度和天棚、地棚阻尼系数,使混合控制策略下车辆半主动悬架有一个合适的可调范围。     

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。     

一种基于RTW/xPC的半主动悬架双机仿真方法

建立了基于MATLAB/RTW/xPC的汽车半主动悬架实时仿真环境,该仿真环境采用宿主机/目标机双机仿真模式,可以实现车身加速度等信号的实时跟踪,同时能实现系统参数的在线调试。可以调试的参数有：车辆行驶工况参数、悬架系统参数及模糊控制器参数。基于该方法,可以分析行驶工况和悬架系统参数对车辆行驶平顺性的影响,同时能为测试控制器的可靠性、稳定性和灵敏度提供一种有效的方法。     

带天棚阻尼的1/2车辆主动悬架仿真研究

建立了两种带天棚阻尼的1/2车辆主动悬架控制模型,结合线性二次型最优控制理论,基于MATLAB线性二次型最优控制函数LQR(Linear Quadratic Regulator)、LQG(Linear Quadratic Gaussian)分别设计和计算两种模型中的控制力;利用MATLAB/Simulink工具建立仿真模型,在相同输入情况下对两种模型的部分性能参数进行仿真比较。结果表明基于LQR的主动悬架的质心加速度和车身俯仰角加速度响应值比基于LQG的小很多,而前后轮动载荷、前后悬架动行程响应值相差不大;理论上,基于LQG设计的带天棚阻尼的1/2车辆主动悬架系统更切实际。     

基于遗传算法和LQG控制的汽车半主动悬架结构和控制参数的集成优化研究

传统半主动悬架的设计是先设计其结构参数后设计其控制器参数，这样易造成系统失去全局最优性能。针对这一问题，本文提出一种基于遗传算法和LQG控制的集成优化半主动悬架结构参数和控制参数的方法，通过理论分析和仿真结果表明此方法与传统优化方法相比，对改善汽车行驶平顺性和提高汽车行驶安全性具有较优的效果。     

半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略研究

为满足不同车速不同路况下车辆舒适性和安全性的要求,提出了一种半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略。基于车辆行驶振动模型,利用在随机路谱下车辆悬架系统均方响应指标,创建了半主动悬架系统最佳阻尼比控制策略的数学表达式,并分析了最佳阻尼比控制策略半主动悬架系统的传递特性和控制策略的普遍适用性。与天棚阻尼控制策略和被动悬架的对比结果表明,最佳阻尼比控制策略是有效的,能更好地改善不同车速不同路况下车辆悬架性能。     

基于ADAMS和MATLAB的空气悬架系统仿真与试验研究

利用空气弹簧特性试验得到的特性曲线,在ADAMS中建立2自由度1/4车辆空气悬架模型,在MATLAB中建立随机路面模型和3种半主动控制器模型。ADAMS与MATLAB接口联合仿真结果表明,半主动PID控制策略能够有效减小车身垂直加速度的均方根值;半主动位置全状态反馈控制策略能够有效减小悬架动行程的均方根值;而综合控制策略兼具上述二者优势,能够有效改善悬架性能,提高汽车行驶平顺性。     

可变容积附加气室空气悬架的参数优化与控制

基于热力学与车辆动力学理论,建立了带可调容积附加气室空气悬架的数学模型;以提高车辆行驶平顺性、轮胎接地性和操纵稳定性为目标,附加气室容积与减振器阻尼系数为设计变量,建立附加气室空气悬架的多目标优化模型;接着采用线性加权和法,将多目标优化问题转化为单目标优化问题;最后整合车辆典型工况下的优化结果,以载荷、车速及路面等级为控制输入量,采用决策控制实现可调容积附加气室空气悬架的半主动控制。结果表明,基于参数优化结果的决策控制能有效提高悬架的综合性能,降低车身加速度和悬架动行程,但轮胎动载荷略有增加。     

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。