Performance of Low-bandwidth,Semi-active Damping Concepts for Suspension Control

Abstract

Active damping has been shown to offer increased suspension performance in terms of vehicle isolation, suspension packaging, and road-tire contact force. It can even approximate the performance of full state feedback control without requiring the difficult measurement of tire deflection. Many semi-active damping strategies have been introduced to approximate the response of active damping with the modulation of passive damping parameters. These strategies have typically required a relatively high bandwidth for actuator response. This paper investigates the simulation performance and “frequency response” of two concepts in low-bandwidth semi-active suspension control, one that sets a damping force directly and another that sets the damping resistance. The electronically controlled bandwidth of these actuators is approximately an order of magnitude less than other semi-active devices; high frequency control is handled mechanically. A quarter-car model is studied with the controlled damping replacing both passive and active damping of typical control schemes. Both low-bandwidth damping strategies perform remarkably well compared to both active and high-bandwidth, semi-active damping. In certain dynamic performances, the new semi-active strategies outperform active damping and what the author calls “nominal” semi-active damping.     

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。     

可调减振器阻尼控制与半主动悬架的试验研究

建立车辆半主动悬架1/4模型,提出可调减振器阻尼控制的实现方法,设计半主动悬架台架试验系统。在可调减振器试验的基础上,建立了可调减振器阻尼与步进电机转角之间的关系。最后,对半主动悬架1/4物理模型进行了台架试验。结果表明,试验系统稳定可靠,阻尼控制易于实现,半主动悬架能较好地适应不同的路面输入,为半主动悬架及控制系统的进一步研究奠定了基础。     

汽车半主动悬架的自适应LQG控制

本文根据汽车半主动悬轲的基本结构，通过力学分析建立了其数学模型，为了克服实际的悬架控制系统动态行的不确定性，采用了自适应ＬＱＧ控制策略。     

半主动悬架模糊控制仿真

为缓和路面传递给车身的冲击,改善汽车行驶的平顺性和操作稳定性,文章建立了二自由度1／4车体半主动悬架非线性动力学模型,利用MATLAB模糊逻辑控制工具箱设计半主动悬架的模糊控制器,通过运用MATLAB／SIMULINK,对悬架系统进行了仿真分析。结果表明,该控制方法能有效地降低车身垂直加速度、悬架的动挠度和车轮动载荷,提高了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

半主动悬架的滑模变结构控制

针对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架模型,运用滑模变结构方法设计了半主动悬架滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面系数,用指数趋近率改善滑模运动段的动态品质并进一步确定了半主动悬架的实时控制阻尼力。对多种激励信号下隔振质量的响应及半主动悬架系统在系统参数摄动下的鲁棒特性进行了仿真分析。结果表明:变结构控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对外界扰动有一定的适应性,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

半主动悬架电子控制系统的研究

简要介绍半主动悬架及其电子控制系统的构成.这种半主动悬架系统可根据路面的激励输入,自动实现悬架阻尼参数的无级调节,性能上远远优于被动悬架而接近主动悬架.     

车辆半主动悬架改进型天棚阻尼控制算法

以改善车辆乘坐舒适性为目的,通过分析车体垂向速度和垂向加速度的相互关系,设计了车辆悬架改进型天棚阻尼半主动控制算法。以天棚阻尼控制算法为对比,对设计的算法进行性能仿真。结果表明,与传统的天棚阻尼控制算法相比,该算法能显著降低车体加速度,提高乘坐舒适性,且具有计算量小,简单实用的优点,适用于车辆振动的控制。     

一种用于车辆半主动悬架控制的磁流变阻尼器模型

文中对适用于车辆半主动悬架控制器设计的磁流变阻尼器模型进行研究.首先分析阻尼力与位移、速度以及输入电流之间的关系,并结合现有阻尼器模型的优点,提出一种精确的便于控制的双曲正切磁滞模型.接着,将磁流变阻尼器安装在硬件在环仿真平台上进行试验,利用试验得到的阻尼器动态特性数据,进行阻尼器模型的参数辨识和曲线拟合.最后,将基于拟合参数的模型仿真结果与试验数据进行比较,验证了模型的正确性.     

汽车非线性半主动悬架的模糊神经网络控制

考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性，建立车辆6自由度的半主动悬架非线性动力学模型。提出了一种基于模糊神经网络系统结构的模型参考自适应控制方法来研究汽车半主动悬架的非线性控制问题，并考虑半车模型前后悬架的输入时滞，对其进行了仿真研究。研究结果表明：运用模糊神经网络非线性控制方法能够使人体和车身垂直加速度、俯仰角加速度都得到很大的衰减，证实这种模糊神经网络控制方法可大大减少路面对车身的振动冲击，提高汽车行驶平顺性。     

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。     

车辆悬架联合反馈半主动控制算法

为提高车辆乘坐舒适性,基于采用典型算法的车身加速度幅频特性分析,提出了基于车身速度和加速度信号联合反馈控制的半主动控制算法。以天棚半主动控制作为参照,对该算法的性能进行了分析和评价。结果表明,该算法能够实现对车身加速度、悬架挠度和车轮动载荷等悬架性能指标的有效控制,在大幅提高车辆乘坐舒适性的同时改善了操纵稳定性。算法简单实用、计算量小,适用于车辆悬架系统的振动控制。     

汽车半主动悬架性能的联合仿真分析

为分析半主动悬架对汽车性能的影响,文章对半主动悬架的性能进行了仿真分析。首先在ADAMS／View开发环境中建立1/4汽车悬架模型;然后基于MATLAB／Simulink设置模糊控制规则,对半主动悬架进行模糊控制,并模拟出随机路面输入信号;最后利用ADAMS／Control模块将ADAMS和MATLAB／Simulink悬架模型联合起来进行仿真,与被动悬架进行了对比分析．可以看出,模糊控制下的半主动悬架舒适性更高,行驶安全性和操纵稳定性更好。联合仿真结果表明,半主动悬架的舒适性和平顺性均优于被动悬架。     

非线性液压阻尼悬架分级控制

本文研究了主动阻尼悬架系统的分级控制策略，同时对各种影响系统性能参数的变化进行了研究，将分级控制的控制效果与最优阻尼控制作了比较。结果表明，结构简单的分级阻尼控制果接近最优阻尼控制。     

基于神经网络的半主动悬架自适应模糊控制

提出了基于神经网络的自适应模糊控制策略。模糊控制主要用来对付系统的非线性；神经网络根据振动响应的方差递推结果来辨识车体的振动情况实时调节模糊控制器的量化因子，使模糊控制器对路面的变化具有自适应的能力。在半主动悬挂1／4车非线性模型的基础上进行了仿真研究。     

A Research on Anti-Rollover Control for Vehicles with Semi-active Suspension

为利用半主动悬架阻尼连续可调的特性来提高汽车的主动安全性,建立了汽车侧翻预测模型,并以此为基础设计了一种双层结构的连续减振控制器,进行汽车防侧翻控制.上层控制器采用滑模控制方法输出期望侧倾力矩,下层控制器根据这个期望侧倾力矩,利用线性插值方法输出半主动悬架中各减振器的输入电流.利用MATLAB/Simulink对整个系统进行了仿真,结果表明,该控制器能有效提高汽车的防侧翻能力.     

汽车半主动悬架的滑模控制及鲁棒性

在多自由度车辆动力学模型的基础上，提出了基于多输入系统的滑模控制律，并应用于汽车半主动悬架控制系统的设计。研究了系统的时、频域响应，计算了响应的功率谱均方根值，考查了滑模控制器的稳定性和鲁棒性。仿真结果表明：多输入系统滑模控制器性能稳定，对模型参数的改变，具有良好的鲁棒性。     

非线性连续反馈控制车辆半主动悬架

本文提出了车辆半主动悬架改进的连续反馈控制规律，用一个简单的二自由度车辆模型分别对具有该种控制规律的改进连续型昱主动悬架和连续型半主动悬架进行了数值分析，结果表明，前者比后者的减振效果最佳。     

半主动空气悬架神经网络自适应控制的仿真研究

章提出将神经网络自适应控制策略用于半主动空气悬架的控制，通过仿真研究表明半主动悬架能较好地改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性，同时还证明该策略用于半主动空气悬架控制是可行的和有效的。     

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.