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.     

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。     

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。     

摇臂推杆式电磁主动悬架的鲁棒控制与优化

针对被动悬架和半主动悬架在抑制车辆振动方面存在的不足,提出一种摇臂推杆式电磁主动悬架并试制样机,它具有结构新颖、加工容易和模块化设计等特点。对该悬架系统非线性特性进行分析,得到等效刚度和等效簧下质量等参数的摄动区间。在保证系统鲁棒稳定性的前提下,以车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移和主动力最小作为优化目标,设计鲁棒H∞控制器。为降低控制器保守性,将车身质量参数摄动范围分段,优化设计自适应鲁棒H∞控制器,通过静态查表方式离线控制,保证实时性,且无需切换控制器,避免对乘员产生的冲击感。     

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。     

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。     

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。     

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。     

A Research on the Robust Rollover Control Algorithm for Heavy Duty Vehicle Based on LMI

将重型车辆侧翻稳定性控制问题转化为通过状态反馈控制实现鲁棒干扰抑制的问题.在此基础上,以动态横向载荷转移率为控制目标,设计一个基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈鲁棒控制器.利用商业软件Trucksim中的模型,进行开环和人-车闭环的侧翻稳定性控制对比仿真.结果表明,LMI防侧翻鲁棒控制器可有效提高车辆的侧倾稳定性,并具有较好的抗干扰性和鲁棒性.     

基于固有频率和模态振型差值曲率的结构损伤识别研究

摘要本文采用单元划分的原则,建立了悬臂梁结构的ANSYS有限元模型。对此悬臂梁有限元模型损伤前后的基本模态参数——固有频率进行对比分析,并利用对结构损伤识别更敏感、有效的模态参数——模态振型差值曲率进行结构损伤单元的识别研究。研究表明：结构损伤后固有频率明显降低,且随着损伤程度的增大固有频率衰减加剧,固有频率的衰减在一定程度上反映了结构的损伤性状;模态振型差值曲率对于结构的损伤位置和损伤程度具有优异的鉴别性,它的研究对于工程实践和科学研究都具有深远意义。     

五轴转向车辆输出反馈鲁棒稳定控制系统设计

以五轴车辆为例,基于具有参数不确定系统的鲁棒稳定性,将建立的五轴车辆二自由度汽车模型作为样车模型,针对其不确定性确定控制器参数,并设计了输出反馈控制器,保证闭环系统渐近稳定。利用Simulink对系统进行了仿真,证明了该控制器可达到较好的控制效果,且具有较强的稳定性和鲁棒性。     

不可靠车载传输环境下的智能汽车轨迹跟踪控制方法

针对外界扰动、参数摄动、数据传输时滞、转向输出滞后等因素给车辆运动控制带来的严峻挑战，基于鲁棒保性能控制理论提出了一种面向不可靠车载传输环境的智能汽车轨迹跟踪控制策略。通过系统扩维的方式引入转向系统动力学，建立增广无滞后不确定轨迹跟踪动力学模型，以描述执行器动态特性影响下的车路耦合动力学响应。基于Lyapunov-Krasovskii(LK)泛函构建时滞相关稳定性判据，考虑模型参数摄动所引起的系统失配问题，采用不等式放大法对不确定交叉项进行放大，引入H_∞指标对广义外界扰动进行抑制，并通过保性能指标配置控制性能偏好，设计具备线性参数时变(Linear-parameter-varying, LPV)特征的纵横向鲁棒协同控制器。最后通过多个典型工况对鲁棒保性能控制策略的有效性与优越性进行了验证。研究结果表明：在信号传输存在时滞、转向输出存在滞后的状态下，所提出的控制策略能够产生光滑平顺的控制输出，可保证车辆的行驶稳定性；尤其是在低附着、高速转向等恶劣行驶工况下，所提出的鲁棒保性能控制策略能够有效补偿模型失配所带来的不利影响，实现轨迹精确跟踪与横向稳定控制的有效兼顾。因此...     

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ANSYS的汽车转向节模态分析研究

本研究基于ANSYS结构动力学分析模块,对汽车转向节进行了模态分析,通过计算并提取转向节的振动特性,得到了转向节的前十阶固有振型和频率。通过对转向节产生的模态特性进行分析,可以发现转向节存在着多种不同的振动模态,这些振动模态与转向节结构的不同部分以及工作条件密切相关。本研究为汽车转向节的结构设计提供了重要的参考依据。     

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。     

汽车纵向加/减速度多模型分层切换控制

针对汽车纵向动力学模型的大不确定性,设计了一种基于鲁棒控制理论的汽车纵向加速度多模型分层切换控制系统。通过分析汽车纵向动力学特性,用4个不确定模型覆盖对象不确定性,并应用LM I方法设计对应的鲁棒性能控制器集合。考虑鲁棒控制系统的特点,设计了一种对不确定性的系统增益进行估计的切换指标函数,以选择控制器进行控制。实验表明,提出的方法在大不确定性下可以对纵向加速度有效控制。     

白车身的有限元模态及其灵敏度分析

建立了车身结构的有限元模型,采用相关模态提取算法计算其前10阶自由模态和振型,通过分析车身不同阶的模态频率和振型,以及车身局部振动特性,再结合模态灵敏度分析,为使车身具有较合理的动态特性,提出相应结构或尺寸改进措施。     

轿车声固耦合低频噪声的有限元分析

建立结构载荷激励下乘坐室空腔声学系统和声固耦合系统的有限元模型。利用有限元软件ANSYS和LMS V irtual.lab对某轿车乘坐室结构与空腔声模态的频率和振型进行分析,采用直接法和模态叠加法对该轿车车内噪声仿真结果进行比较,指出采用模态叠加法计算声固耦合问题时,对于结构模态阶数的提取要求。通过计算仿真分析该模型低频噪声在频域中的分布情况,为降低由结构振动引起的车内低频噪声提供结构修改和声学修改依据。     

基于变传动比的全轮线控转向车辆可拓H∞控制方法研究

为了解决传统固定转向传动比以及鲁棒H_∞控制方法无法很好地改善车辆稳定性的问题,提出全轮线控转向车辆的变传动比和可拓H_∞控制策略。首先,建立八自由度车辆动力学模型和轮胎模型。其次,以车辆方向盘转角和车速为输入信息,基于模糊控制方法设计全轮线控转向车辆的转向传动比,并计算出全轮线控转向车辆的前轮转角。然后,以横摆角速度偏差和偏差微分为特征值,基于可拓控制理论将车辆状态划分为3个区域：经典域、可拓域和非域;在经典域中,采用基于横摆角速度反馈的鲁棒H_∞控制方法,实时获取全轮线控转向车辆的后轮转角;在可拓域和非域中,结合可拓控制和H_∞控制策略,动态调整H_∞控制器的输出信号,在保证控制系统鲁棒性的前提下改善车辆的操纵稳定性。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台和自主研制的全轮线控转向特种消防救援车辆,通过正弦转向、单移线、阶跃转向、双移线等典型工况对所提控制方法进行验证,并以平均绝对误差和均方根误差为评价指标,与无控制和H_∞控制方法进行对比分析。仿真和试验测试结果表明：①变传动比控制方法不仅可以提高车辆低速时的转向灵敏度,也能改善车辆高速时的稳定性;②相比传统鲁棒H_∞控制,可拓H_∞控制策略提高了全轮线控转向车辆的操纵稳定性,改善了车辆全轮线控转向控制系统的鲁棒性。     

高频制动尖叫的振动能量流动分析

基于制动噪声分析闭环耦合模型,利用振动和模态分析理论,以13k Hz频率噪声为算例,分别计算静态和动态闭环耦合模型制动盘的自身振动能量;随后分析摩擦耦合界面振动能量流动和振动传递路径,指出制动器在耦合界面的振动传递以制动盘振动向制动块传递为主导;最后通过制动盘振动能量平衡分析,验证了制动盘相关振动能量计算的可靠性和准确性。本文中的分析为进一步研究高频制动尖叫机理提供理论依据。