汽车主动悬架一种控制方法的研究

本文研究了汽车主动悬架部分状态变量反馈控制问题，介绍了设计并优化其控制规律的基本原理和计算方法，以“山花”牌ＪＨ６３１Ｋ汽车为对象算出了最优控制规律，完善了现代控制理论在汽车主动悬架设计中的应用。悬架性能的数值仿真和模型试验结果表明：主动悬架比被动悬架具有更好的减振性能；主动悬架的部分状态变量反馈优化控制与完全状态变量反馈优化控制减振效果相接近，且易于实现，具有更大的实用价值。     

主动悬架及控制理论的研究

主动悬架是汽车悬架的发展方向,介绍了主动悬架的原理,探讨了主动悬架的各种控制理论,重点了由前悬架的振动对后悬架进行控制的预见控制模。     

汽车电液主动悬架的预测控制

在建立二自由度主动悬架和电液伺服作动器集成模型基础上,应用预测控制理论,采用多步预测、滚动优化和在线校正等控制策略进行预测控制器的设计.对B级路面激励输入下,车辆分别处于空载和满载两种工况进行模拟仿真.仿真结果表明：具有预测控制策略的电液主动悬架系统对由路面输入引起的振动能有效抑制,车身垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷与被动悬架、PID控制的主动悬架相比明显降低,车辆的行驶平顺性得到很大改善,预测控制器在参数变化及路面扰动下具有较强的鲁棒性.     

基于人群搜索算法的汽车主动悬架控制

为研究主动悬架的控制系统对悬架性能的影响,基于MATLAB/simulink平台搭建十自由度整车悬架模型,以白噪声路面作为系统输入,对不同工况下的车辆主动悬架性能进行仿真分析。在对悬架性能分析的基础上,基于人群搜索算法对主动悬架PID控制器参数进行迭代优化,与优化前的悬架性能对比表明,优化后的主动悬架性能得到大幅提升。     

概述汽车主动控制悬架系统的工作原理及控制模式

主动控制悬架系统能使汽车乘坐舒适性和操作安全性同时得到改善。本简要地介绍了其工作原理及主要功能。     

车辆半主动悬架与电动助力转向系统的模糊PID集成控制研究

建立了半主动恳架(SAS)与电动助力转向(EPS)的整车集成系统模型,将PID与模糊控制相结合,设计了模糊PID集成控制策略,并在Matlab环境中,对汽车在方向盘角阶跃输入工况下进行了大量的仿真研究.仿真结果表明:具有模糊PID控制策略的SAS与EPS集成控制优于二者的单独控制,提高了汽车的转向轻便性、操纵稳定性、乘坐舒适性、行驶安全性,从整体上优化了汽车底盘的综合性能.     

基于键合图理论的主动悬架LQG控制

基于键合图理论建立了四自由度1／2车辆主动悬架的振动模型并推导出状态方程，以车身垂直振动、纵向角振动及控制总能量最小为目标函数，采用随机线性二次型高斯(LQG)控制，得到了主动悬架的最优控制增益和Kalman滤波增益．进行对照仿真，结果表明采用LOG控制策略的主动悬架可以有效改善行驶车辆的平顺性．     

车辆能量回馈式主动悬架μ综合控制

为了改善车辆能量回馈式主动悬架系统的稳定性、减振性及能量回馈性能, 建立了含参数摄动的1/4车体能量回馈式主动悬架模型并进行动力学分析, 基于μ综合方法设计了该系统的鲁棒控制器. 为验证其控制效果, 利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真. 结果表明, 在参数摄动和路面不平顺输入的干扰下, 基于μ综合控制的车辆能量回馈式主动悬架鲁棒稳定, 闭环系统的结构奇异值峰值为0.580 9, 在给定频段内能更好地抑制车体振动,在固有频率下车体垂直振动加速度增益降低了9 dB.      

汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

为了提高汽车转向-侧倾运动的安全性, 设计了主动悬架侧倾运动安全LQG控制器; 建立了3自由度汽车转向-侧倾运动动力学模型, 选择横向载荷转移率、侧倾角及其加速度构建汽车侧倾安全综合性能评价指标; 为了解决现有设计方法无法跟踪系统干扰项(前轴转向角) 和控制加权矩阵行列式等于零带来的控制向量无法求解的难题, 将前轴转向角进行满足最小相位系统的微分变形, 并与原系统方程组成增广系统方程, 在综合性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量, 以满足LQG控制器设计条件; 结合层次分析法和归一法, 以鱼钩工况为基础, 仿真获取汽车转向-侧倾运动统计数据, 进而确定LQG控制器的加权系数, 通过多工况数值仿真验证主动悬架侧倾运动安全LQG控制器的工作效果。仿真结果表明: 新设计的LQG控制器不干扰驾驶人的转向操纵; 与被动悬架相比, 在鱼钩工况、蛇形穿桩工况和双移线工况下, 采用LQG控制器的主动悬架可使汽车侧倾运动安全的主要评价指标即横向载荷转移率的方差分别降低了32.08%、32.82%、29.24%, 侧倾角的方差分别降低了47.74%、44.19%、63.41%, 侧倾角加速度的方差分别降低了87.30%、60.00%、86.39%, 说明采用新设计LQG控制器的主动悬架可大幅度改善汽车侧倾运动安全性, 且具有良好的转向工况适应性。     

基于1/2车辆模型的主动悬架的最优控制研究

建立了六自由度的1/2车辆模型,应用二次性能指标的最优控制理论对主动悬架进行了分析计算。仿真结果表明,主动悬架在汽车驾乘舒适性及操纵稳定性等方面相对于被动悬架都有很大的提高。     

基于道路友好性的汽车主动悬架LQG最优控制方法

为分析悬架控制对汽车道路友好性的影响,基于简化的二自由度1/4车辆模型,设计了主动悬架LQG最优控制器,并在MATALB/Simulink环境下建立了主动悬架道路友好性仿真模型.基于改善汽车道路友好性的需要,采用层次分析法确定各性能指标权重,并利用Simulink/SRO模块对悬架控制参数进行优化.仿真结果表明,相对于被动悬架,主动悬架能有效降低汽车轮胎动载荷,从而提高道路友好性,且优化后的主动悬架道路友好性能更优.     

商用车主动空气座椅悬架的建模与仿真研究

建立一种将驾驶室考虑在内的七自由度1/2商用车主动空气座椅悬架模型,采用最优控制理论建立主动控制器,在考虑白噪声路面输入的情况下,运用MATLAB/Simulink模块进行主动空气座椅悬架的性能仿真分析,得到了座椅质心加速度、悬架动挠度等评价指标,分析了时域和频域的响应结果,并且与被动空气座椅悬架进行了比较。结果表明:主动空气座椅悬架能很好的改善汽车座椅的减震性能,提高驾驶员及乘客的乘坐舒适性。     

基于LQR汽车列车主动转向控制研究

通过相应的假设和线性处理,建立了线性四自由度汽车列车模型。基于此模型,分析了LQR控制策略,设计了LQR最优控制器。通过Matlab/Simulink和Truck Sim联合仿真分析,结果表明:设计的LQR最优控制器能有效地改善汽车列车的机动性和方向稳定性。     

基于模拟退火算法的汽车悬架最优控制研究

设计了一种基于模拟退火算法优化常规线性二次最优控制器权值矩阵的方法。利用该算法的随机搜索特点,以主动悬架性能指标为目标函数对权值矩阵进行优化设计,提高了LQR控制器的设计效率和控制性能,解决了常规线性二次最优控制器的权值矩阵确定问题。应用该方法进行了汽车悬架主动控制仿真。研究结果表明:基于模拟退火算法优化的LQR控制器的汽车主动悬架相对于应用常规LQR控制器的主动悬架和被动悬架,能够大大改善主动悬架的性能;同时在充分利用常规LQR控制器优势的基础上,改善了其权值矩阵确定存在的问题。     

基于路面识别的主动馈能悬架多目标控制与优化

针对主动悬架减振性能和馈能特性在不同等级路面适应性较差的问题,建立了非线性电磁主动悬架模型; 考虑车辆在行驶过程中悬架簧上质量存在不确定性,提出了一种主动悬架自适应滑模控制器; 基于不同路面下悬架动力学响应数据,采用自适应模糊神经网络算法识别路面等级,确定控制器目标系数,实现了主动悬架安全性和舒适性之间的协调; 研究了电磁主动悬架馈能特性及其切换控制策略,在此基础上,考虑电磁主动悬架安全性、舒适性和节能性的矛盾关系,采用多目标粒子群优化(MOPSO),以悬架动力学性能和馈能特性为设计目标综合优化控制器和悬架结构参数,并通过模糊集理论对多目标优化后的Pareto解集进行最优解选取。研究结果表明：模糊神经网络对不同等级路面下非线性电磁主动悬架的最大识别误差能够控制在10%以内,满足识别准确性要求; 在C级路面条件下,优化后的主动悬架与传统被动悬架相比,簧上质量振动加速度减小了35.3%,轮胎动行程增大了7.7%,但可以控制在10%的安全范围内; 与原主动悬架相比,优化后悬架簧上质量振动加速度减小了10.5%,馈能效率增大了1.7%,优化后自适应滑模控制器能够更好地协调悬架馈能特性和减振特性; 建立的非线性电磁主动悬架模型可实现不同路面等级下悬架系统安全性、舒适性和节能性的综合最优。     

汽车半主动悬架神经网络控制分析

鉴于BP神经网络的汽车半主动悬架控制技术拥有众多优点,故建立汽车悬架非线性模型,分析研究汽车半主动悬架BP神经网络控制系统的基本理论和组成,并建立半主动悬架BP神经网络控制系统,具有非常重要的现实意义。     

载货汽车转向系统与悬架系统运动协调性分析

根据载货汽车转向系统结构的计算分析模型,对转向系统与悬架系统的运动协调性的计算结果进行了分析,给出了较优的设计方案。     

基于预瞄信息的主动悬架最优控制

在MATIAB/SIMULINK中建立了七自由度车辆主动悬架模型,以提高车辆行驶平顺性为控制目标,主动悬架作动器的输出力为控制对象,根据最优控制原理设计出了基于轴距预瞄信息的主动悬架控制策略.仿真结果表明,与无预瞄系统的控制策略相比,基于预瞄信息的最优控制策略能够有效地降低车身垂直振动加速度、车身侧倾角加速度和俯仰角加速度,车辆行驶平顺性明显提高.     

基于预瞄信息的主动悬架最优控制

在MATLAB／SIMULINK中建立了七自由度车辆主动悬架模型,以提高车辆行驶平顺性为控制目标,主动悬架作动器的输出力为控制对象,根据最优控制原理设计出了基于轴距预瞄信息的主动悬架控制策略．仿真结果表明,与无预瞄系统的控制策略相比,基于预瞄信息的最优控制策略能够有效地降低车身垂直振动加速度、车身侧倾角加速度和俯仰角加速度,车辆行驶平顺性明显提高．     

变阻尼汽车半主动悬架神经网络自适应控制研究

提出将神经网络自适应控制策略用于变阻尼汽车半主动悬架的控制,通过仿真研究表明变阻尼半主动悬架能较好地改善车辆行驶的平顺性,且不使汽车的操纵稳定性恶化,证明了该控制策略用于变阻尼汽车半主动悬架控制是可行的和有效的.