无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配

为了合理匹配LQG控制无外界动力源主动悬架的蓄能器充气压力、最高工作压力与容积等参数, 以满足95.4%工作需求, 选取理想控制力标准差的2倍为主动悬架的最大输出力, 结合馈能/主动油缸参数确定蓄能器的理想工作压力; 以压力波动小于5%为目标, 确定蓄能器的充气压力和最高工作压力; 推导了悬架与蓄能器间的能量流动方程, 并在增加2kW负载条件下进行变容积参数的动态仿真, 确定蓄能器的容积。计算结果表明: 蓄能器理想工作压力为23.008MPa时, 悬架二次型性能指标仅较理想状态增大5.21%;蓄能器的充气压力、最高工作压力与容积分别为11.108、23.583MPa与2.5L, 此时LQG控制无外界动力源主动悬架稳定工作时蓄能器的最大压力波动为1.03%。可见蓄能器参数匹配结果同时满足无外界动力源主动悬架的低成本、高性能及高能量回收率的要求。     

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。     

基于分层控制的车辆主动制动稳定性分析

为提高车辆行驶的主动安全性,引入分层控制思想。建立名义横摆角速度和名义质心侧偏角为输出的线性二自由度车辆模型。基于线性二次型调节器设计上层控制器,得到附加横摆力矩,采用差动制动原理,设计中层控制器对附加横摆力矩进行分配,根据中层控制器分配的附加横摆力矩计算滑移率增量,基于PID控制理论设计下层滑移率控制器,以控制车轮的制动压力;最后联合MATLAB／Simulink和CarSim进行鱼钩转向和双移线转向仿真试验。结果表明,采用分层控制能够有效地提高车辆行驶的主动制动稳定性。     

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。     

电动汽车电池温度加权PID控制

针对纯电动汽车锂离子电池, 建立了二自由度集中参数电池热模型, 结合汽车行驶动力学模型, 得到了电动汽车实际运行工况下电池的实时热响应模型。通过混合动力脉冲能力特性试验获得了电池热模型的参数, 分析不同运行工况下电池的热响应, 提出了基于加权比例积分微分法的再生制动控制策略。在满足制动安全性的前提下, 通过调节电机制动力分配系数来实现电池充电电流的主动控制, 从而控制生热源。在典型循环工况下, 对比分析了再生制动控制策略与传统制动控制方案的电池热响应。分析结果表明: 再生制动对电池的温升产生一定影响, 汽车运行工况中再生制动的比例越大, 电池温升越快; 再生制动控制方案能够有效地调节充电电流幅值, 在美国激进高速循环工况的长下坡条件下, 电池的最高温度比传统制动控制方案降低了2℃, 电池荷电量提高了10%, 因此, 再生制动控制策略能在确保能量回收的同时兼顾电池温升的主动控制。     

铁道车辆横向能量回馈式主动悬挂鲁棒控制

为保证一类具有参数不确定的铁道车辆横向能量回馈式主动悬挂系统的稳定性, 通过引入带有交叉乘积项的二次型调节器, 提出了一种鲁棒H∞控制器的设计方法, 并对含摄动的悬挂系统模型进行了鲁棒H∞控制器设计。分析了具有参数摄动的能量回馈式主动悬挂系统的能量平衡条件, 并在MATLAB/SIMULINK下, 对控制系统进行了仿真。仿真结果表明: 不确定闭环系统的结构奇异值峰值为0.867 5, 鲁棒H∞控制器使得能量回馈式主动悬挂系统鲁棒稳定; 车辆模型的共振频率增益降低了40 dB, 悬挂减振性能得到明显改善; 整个仿真过程回收能量为29.5 J, 系统达到了能量平衡。     

车辆主动悬挂最优预见控制模型

以复杂多自由度的车辆系统设计模型代替传统的简化模型, 建立了主动悬挂控制车辆系统模型, 设计了最优预见控制器, 研究了车体的浮沉、点头、侧滚3种运动状态在加控制和未加控制时的路面激扰响应。仿真计算结果表明在最优控制下车体的浮沉响应降低了27%, 点头响应降低了30%, 侧滚响应降低了30%;在预见控制二次加权矩阵的作用下, 车体的浮沉响应降低了54%, 点头响应降低了50%, 侧滚响应降低了45%;根据预见控制的提前预见可适时响应的特点, 系统可按设定目标预见步数提前作出响应, 由此验证了最优预见控制在复杂多自由度的车辆主动悬挂设计模型中应用的可行性和有效性。     

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.     

能量回馈式主动悬挂的鲁棒控制器设计

为了改善具有参数不确定的能量回馈式主动悬挂系统的稳定性、减振性能以及能量回馈性能,对含摄动的系统模型进行了鲁棒控制器设计,并给出了系统的能量平衡条件.在MATLAB/SIMULINK下,对控制系统进行了仿真.结果表明,鲁棒控制器使得能量回馈式主动悬挂系统稳定;相比传统最优控制器,减振性能得到明显改善;控制作用力、悬挂动...     

车辆主动前轮转向与直接横摆力矩自适应控制

基于Lyapunov理论提出车辆主动前轮转向与直接横摆力矩的集成控制方法, 在二自由度车辆模型的基础上设计了自适应控制器, 对轮胎刚度进行自适应估计以补偿轮胎侧向力的非线性, 基于MATLAB和CarSim软件搭建了车辆闭环仿真模型, 在路面上进行了正弦输入仿真试验。仿真结果表明: 附着系数为0.8、车速为100 km·h^-1时, 前轴侧向力最大误差为210 N, 约占前轴实际侧向力的8.1%, 后轴侧向力最大误差为296 N, 约占后轴实际侧向力的8.5%;附着系数为0.3、车速为80 km·h^-1时, 前轴侧向力最大误差为146 N, 约占前轴实际侧向力的8.5%, 后轴侧向力最大误差为142 N, 约占后轴实际侧向力的9.8%。车辆主动前轮转向与直接横摆力矩集成控制的效果优于主动前轮转向和直接横摆力矩单独控制的效果。