电控空气悬架车高调节与车姿控制研究

针对电控空气悬架在车高调节过程中存在的过充,过放以及震荡等不良现象和加速、减速、转弯以及路面随机干扰对整车姿态的影响,根据变质量充放气系统热力学理论,提出一种能够对气体质量流量进行自适应快速调节的单神经元PID控制方法。根据车辆动力学理论,建立了加速、减速、转弯以及路面随机干扰下的空气悬架车身高度调节系统整车模型。基于神经网络控制算法,设计了车身高度调节的单神经元PID控制器和整车姿态控制的BP神经网络PID控制器。为检验所设计控制器的性能,搭建了Matlab/Simulink车身高度控制仿真模型和整车姿态控制仿真模型。仿真结果表明所设计的控制系统不仅能够实现车身高度的有效调节,同时还能抑制车身高度调节中的整车姿态变化。     

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。     

基于模糊PlD开关控制器的磁流变减振器控制

依据车辆悬架的1/4车体模型,对装有磁流变减振器的悬架系统进行了理论研究,设计了模糊PID开关控制算法.在所建模型的基础上,借助MATLAB可视化的动态仿真平台,对控制系统进行了数值仿真,通过仿真验证了算法的有效性.设计了硬件控制电路,通过编制控制软件实现了控制算法,并进行了台架试验.试验结果表明,模糊PID开关控制器应用于磁流变减振器可以实现良好的车身振动控制.     

车辆主动油气悬架系统分层控制策略的研究

基于虚拟样机技术构建了工程车主动油气悬架控制系统的数字开发平台.针对工程车行驶路况的不确定性、部分参数的时变性和油气悬架系统的强非线性,提出了有限带宽主动油气悬架系统分层控制策略,并设计了基于遗传算法的模糊PID上层力控制器和基于模型的下层电压控制器.将该控制算法集成到悬架控制系统数字开发平台中进行联合仿真.结果表明,所研制的有限带宽主动悬架分层控制器可显著改善车辆的行驶平顺性.     

电流变智能半主动悬架模糊PID控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架系统设计了一种模糊PID控制器。将半主动悬架簧载质量的位移及其导数作为模糊控制器的输入，PID控制器的3个增益参数作为其输出，利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压变化的特性来使车身的振动降为最小。仿真实验给出了最优被动悬架、固定参数PID控制智能半主动悬架和模糊PID控制智能半主动悬架在不同路面激励情况下的响应曲线。     

基于模糊自适应PID的客车电控空气悬架车高调节控制策略研究

电控空气悬架能够根据客车行驶工况进行车身高度自适应调节,从而能够显著提升客车行驶稳定性以及燃油经济性,车高调节控制设计具有重要意义。文章利用模糊PID控制算法对车身高度调节进行控制策略设计,有效缓解了客车电控空气悬架车高调节过程中存在的空气弹簧的“过充”“过放”及“振荡”等问题,分析客车电控空气悬架车高调节具体过程,建立包括车身、储气罐、电磁阀以及空气弹簧等在内的车高调节系统数学模型,最后完成了客车电控空气悬架车高调节模糊自适应PID控制策略设计及性能仿真验证。研究结果表明,所运用的模糊自适应PID控制策略能够完成客车电控空气悬架车身高度的准确调节。     

整车半主动悬架滑模控制器的设计与仿真

基于滑模理论设计了7自由度的整车半主动悬架系统的滑模控制器。采用极点配置法进行切换超平面的设计,应用顺序启动递阶算法和等速趋近率法进行多变量滑模变结构控制器的设计和优化。研究了系统在随机激励条件下的车身加速度、俯仰角、侧倾角、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动行程和轮胎动位移等主要性能指标在时域上的控制效果,并对其进行了功率谱密度的仿真分析。结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证实了该滑模控制器设计的有效性。     

基于神经网络PID控制的客车ECAS设计与实现

以飞思卡尔MC9S08GB60单片机为控制核心,以亚星YBL6891H型客车为试验对象,针对空气悬架系统本身的非线性特性,采用神经PID控制算法,设计了一种通过检测车身高度对空气弹簧进行充排气,进而改变弹簧刚度的客车电控空气悬架系统.根据悬架评价指标建立了电控悬架的2自由度1/4车辆模型,通过仿真验证了该悬架系统对悬架动行程、车轮动载荷及车身垂直加速度这3项汽车行驶平顺性评价指标的改善,最后通过试验验证了所设计控制策略的正确性.     

基于三自由度的智能汽车模糊滑模横向运动控制研究

针对智能汽车运动过程中存在的车身姿态变化问题以及运动控制精度问题，设计了一种基于非线性3自由度动力学模型的模糊滑模横向运动控制器。建立了包括侧倾运动的3自由度动力学模型，进行了模型线性化；对基于线性化处理后的动力学模型进行了滑模控制器设计，通过控制前轮转角实现了路径跟踪横向控制，并引入了模糊控制提高控制效果，本控制系统能够在跟踪过程中对车身姿态变化进行观察。仿真结果表明，搭建的基于3自由度动力学模型的模糊滑模控制器能够在考虑侧倾运动的基础上，实现路径跟踪，且构建的模糊滑模控制系统相较于传统滑模控制其横向偏差与方向偏差分别降低了7.28%和1.50%，同时模糊控制也减弱了滑模控制固有的抖振影响。     

模糊滑模变结构控制在DCT电控离合器上的应用

针对电控离合器系统的强非线性、难以建立精确的数学模型等特点,设计了滑模变结构控制器。利用模糊控制器来调整滑模趋近律参数,从而削弱了滑模控制的抖振现象。建立了无刷直流电机的数学模型,用该控制方法在MATLAB软件里对双离合器自动变速器起步、换挡进行仿真,并与传统PID控制器进行比较。仿真结果表明,该控制器跟踪指令信号性能良好,抗干扰性能强于PID控制器。     

基于径向基函数神经网络的半主动悬架滑模控制

采用天棚阻尼模型为参考模型,设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器,并用径向基函数神经网络对其进行了优化.研究了系统在随机激励条件下的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能参数的控制效果,并对其功率谱密度进行了仿真分析.结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善.     

半主动悬架模糊PID混合控制及时滞分析

半主动悬架较被动悬架，在乘坐舒适性、操纵稳定性方面均有较大提高，同时与主动悬架相比具有性价比高、耗能小等优点，所以半主动悬架成为近年来汽车底盘研究的热点。本文基于车辆4自由度1／2半主动悬架模型，提出了模糊PID混合控制算法，并基于该算法对半主动悬架进行控制，且对半主动悬架系统的时滞问题做了定量分析。仿真结果表明，模糊PID混合控制的半主动悬架在车身加速度、车身俯仰角加速度、前后悬架动挠度、前后轮胎动载荷、前后簧载质量加速度等在时域和频域中均有所改善，且一定量的时滞对该算法亦影响较小。这对半主动悬架控制算法的研究和半主动悬架的开发具有较大参考价值。     

双闭环结构的智能车辆弯路换道轨迹跟踪控制

为提高智能车辆弯道换道的安全性能,对其换道轨迹跟踪控制进行了研究。考虑到纵向速度、横向速度及横摆角速度对换道过程的影响,建立了非完整约束条件下车辆的运动学和动力学模型。基于积分反演方法设计了外环车辆位姿控制器,将换道轨迹跟踪问题转换为在任意初始误差下跟踪参考位姿问题,基于非线性积分滑模控制方法设计了内环的动力学控制器,实现了对车辆运行速度的跟踪,分析了该控制系统的稳定性和收敛性。仿真结果表明,所建立的控制系统可保证跟踪误差全局一致有界收敛,具有较快的收敛性和对时变参数不确定性的鲁棒性。     

基于滑模理论的半主动悬架控制

建立了4自由度的1/2车辆悬架模型.采用极点配置法进行切换超平面的设计,基于滑模理论并应用自由递阶法进行多变量变结构滑模控制器的设计,并用光滑函数消减系统抖振.研究了系统在随机激励条件下的车身垂向加速度与俯仰角加速度、前后悬架动行程和前后轮胎动位移等性能的控制效果,并对其进行了功率谱密度的仿真分析.仿真结果表明:该滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证明了所设计的多输入滑模控制器的有效性.     

基于参考模型的半主动悬架滑模控制

在分析电流变阻尼器工作原理与结构的基础上,基于参考模型设计了1/4车辆悬架系统的滑模控制器.研究了系统在随机路面激励条件下车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移等性能指标的控制效果.运用Simu-link在不同的车速和车身质量的情况下进行了仿真分析,结果表明:控制后悬架各性能指标均得到明显改善,滑模控制器性能稳定,对系统参数的改变具有很好的鲁棒性.     

整车磁流变减振器半主动悬架模糊滑模控制研究

针对八自由度整车悬架模型,以改进天棚阻尼系统为参考模型,运用模糊滑模控制方法设计了半主动整车悬架的模糊滑模控制器;将滑模切换函数及其导数进行滑模控制量划分,形成二维模糊控制规则表,以此来提高系统控制的灵敏度,并降低系统的抖振;将整车分块成四部分,对每个版块进行独立控制,使系统具有滑模特点同时也能克服抖振,最后利用李亚普诺夫方法来保证系统的稳定性。仿真结果表明,模糊滑模控制整车半主动悬架的减振效果优于被动控制和PID控制的悬架,且具有很好的稳定性。     

重型越野车半主动油气悬架的研究

本文对最新研制的新型油气悬架结构，气室密封技术，高度调节技术及油气悬架半动控制系统作了简单介绍。该套系统能够根据不同的路面适时改变油气弹簧阻尼，将整车加速度控制在规定值范围内，同时还可以实现车身高度调节等功能，该系统已在重型越野车上得到了应用，道路试验表明，装用半主动油气悬架后，整车的平顺性，操纵稳定性，通过性，机动性得到极大改革。     

自动离合器精确位置跟踪控制与起步控制研究

针对离合器位置跟踪问题,提出了一种专家PID控制算法,设计了专家调整策略,在不采用速度环的情况下实现了目标位置的准确跟踪.针对离合器接合规律问题,采用模糊控制和规则协调控制相结合的控制策略,以实现发动机恒转速起步.试验结果表明;专家PID控制算法具有较好的鲁棒性和控制精度,能够适应离合器位置跟踪控制要求;在不同工况下车辆均能顺利起步,且能够体现驾驶员意图.     

一种引入行驶状态识别的半主动悬架PID控制修正算法

基于车辆不同行驶状态（路面不平度和车速）下悬挂质量垂向加速度和悬架动挠度响应不相同的客观事实,针对半主动悬架PID控制器无自适应能力的局限,以悬挂质量垂向加速度和悬架动挠度响应作为车辆行驶状态的识别判据．建立起一种引入行驶状态识别的半主动悬架PID控制修正算法,进而以某型轿车为对象,采用MATLAB／Simulink建立起半主动悬架PID控制的仿真模型,针对不同行驶状态计算出PID控制算法修正前、后的车辆平顺性响应并加以对比,表明所提出的PID控制修正算法是有效的。     

油气悬架整车的振动状态观测器设计

针对油气悬架阻尼实时控制中的车身振动状态测量问题,建立了油气悬架整车7自由度振动模型的状态方程,并基于该状态方程设计了油气悬架整车振动状态观测器。该状态观测器以油气悬架油缸压力为输入,以悬架动行程误差作为反馈,通过设计观测器的反馈增益,使得观测器状态能够跟踪被观测车辆的真实状态。状态观测值与试验测试值的对比表明,所设计的状态观测器能够有效观测出油气悬架车辆的振动状态。