刚度和阻尼系数对LQG控制主动悬架控制的影响分析

分别基于半车4自由度线性与非线性车辆模型,设计了主动悬架LQG控制器,并通过理论推导和数值仿真解析了刚度和阻尼系数对悬架控制的影响。线性模型理论推导表明,LQG控制主动悬架系统的Ricatti方程的解与刚度和阻尼系数无关,进而得出了该主动悬架的时域响应与刚度和阻尼系数无关的结论。线性模型数值仿真表明,由刚度和阻尼系数产生的被动力与主动控制力组成的整体控制力相互独立且不受刚度和阻尼系数的影响;主动控制力的全局阻尼特性随着其并联阻尼的增加而明显由正特性转变为负特性。针对通用的非线性车辆模型,通过控制系统线性化、线性化后控制系统LQG控制器设计及控制反线性化这3个环节完成非线性主动悬架的LQG控制设计。设计过程表明,非线性刚度和阻尼系数的力作用在控制系统线性化和控制反线性化中被抵消,使得悬架的整体控制力不受此两系数的影响,说明以上线性主动悬架的研究结论也适用于具有非线性刚度和阻尼特性的主动悬架。     

车辆半主动悬架非线性控制方法的研究

考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性,建立了车辆半主动悬架非线性动力学模型。应用微分几何非线性控制,经过适当的非线性状态和反馈变换,实现半主动悬架非线性系统的精确线性化,并对系统实施非线性状态反馈控制;根据预定的控制目标及模糊控制策略调节控制参数,设计模糊控制器,对悬架系统进行了控制仿真研究;利用神经网络模式识别能力对输入数据处理辨别,设计控制网络层,从而达到提高悬架工作性能,改善车辆行驶舒适性的目的。将3种非线性控制方法的仿真结果进行分析比较表明：经模糊控制或神经网络控制的悬架冲击响应小、振动强度低,比微分几何控制能获得更优异的性能。     

拖拉机半主动座椅悬架建模及控制研究

为了改善拖拉机的乘坐舒适性,提出了将磁流变阻尼器应用于座椅悬架的新设计思路。为此,利用地面输入模型、磁流变阻尼器模型和传统被动座椅悬架模型建立了新型的半主动座椅悬架模型,并设计了PID控制器和模糊控制器,在Mat Lab/Simulink仿真环境下对半主动座椅悬架与被动座椅悬架进行仿真。仿真结果表明:半主动座椅悬架相比于传统的被动座椅悬架,在减振方面效果明显;而在两种控制方法中,模糊控制效果最佳。     

具有时滞的主动悬架非脆弱H∞/L2-L∞静态输出反馈控制

提出了一种综合考虑系统输入时滞和控制器摄动的非脆弱H∞/L2-L∞静态输出反馈控制器的设计方法,并用于车辆主动悬架设计。针对悬架设计要求,分别用H∞和L2-L∞范数反映乘坐舒适性及时域硬约束要求。通过采用一个时滞相关Lyapunov函数分别获得了时滞相关非脆弱静态输出反馈H∞控制器和L2-L∞控制器的双线性矩阵不等式(BMI)存在条件。通过将粒子群优化(PSO)和差分进化(DE)的混合算法与线性矩阵不等式(LMI)方法相结合,求解具有BMI约束的优化问题。仿真结果表明,在存在输入时滞和控制器摄动的情况下,主动悬架仍然能够保证自身的性能。     

Lagrange模糊插值控制在半主动悬架系统中的应用

设计了Lagrange模糊插值控制器,对半主动悬架系统中减振器阻尼系数进行控制。通过MATLAB仿真分析表明,与基本模糊插值控制算法相比,采用该控制算法可提高控制的精度和改善控制效果。     

车辆节能型主动悬架的研究

出于节能和主动控制的考虑，利用无刷永磁直线直流电机作为主动悬架的作动器，提出并设计了这种主动悬架的基本结构，对车辆模型进行运动学分析并设计了控制器。通过对该模型的仿真分析结果表明，主动悬架实现了汽车振动的主动控制，可储存再利用振动的能量，达到节能的要求。     

基于预测控制的主动悬架与电动助力转向集成控制

通过建立主动悬架与电动助力转向集成控制模型，应用预测控制理论，进行了预测控制器的设计，并在Matlab／Simulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明：具有预测控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性，提高转向轻便性，并且对由路面输入引起的振动能够进行有效抑制，使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。     

基于ADAMS和Simulink联合仿真的主动悬架控制

为减少车辆控制系统开发周期和成本，以某皮卡车为研究对象，利用ADAMS／VIEW软件建立了车辆多体动力学模型；基于随机次优控制策略设计了主动悬架控制器，并通过Matlab／Simulink编写了控制算法对其进行联合仿真，通过不断修正控制参数直至得到满意的控制效果。将采用主动悬架系统得到的仿真结果与采用被动悬架系统得到的仿真结果进行了性能对比，结果表明主动悬架系统有效地改善了车辆的行驶性能。     

考虑控制时滞的车辆主动悬架随机预瞄控制

采用随机预瞄控制策略对存在控制时滞的车辆主动悬架系统进行了研究。路面不平度被看作过滤白噪声随机过程,通过安装在车辆前部的预瞄传感器来量测车轮前方一定距离的路面变化信息。在控制器设计中,采用包含车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移和控制力加权的连续形式性能指标,假定只有部分状态变量可以量测,而且量测噪声不能忽略。通过将连续形式的状态方程和性能指标进行离散化,并对状态向量和量测向量进行增维,这种考虑控制时滞的基于输出反馈的随机最优预瞄控制问题可以转换为不显含时滞和预瞄时间的标准LQG控制问题。数值仿真结果表明,对存在时滞的车辆悬架系统进行预瞄控制器设计时,时滞量应该得到重视,尤其是在时滞量较大时。如用不考虑时滞时所设计的控制器对存在时滞的车辆悬架系统进行控制,悬架系统可能发生不稳定现象,而且预瞄时间的增长还可能导致控制效果的恶化。     

基于电磁阀减振器的1/4车辆半主动悬架非线性控制

在电磁阀减振器力-速度特性试验基础上,针对电磁阀减振器1/4车辆半主动悬架非线性特性和电磁阀减振器可调阻尼力输出饱和特性,提出一种基于输入饱和的滑模控制策略。建立半主动悬架1/4车辆非线性模型和输入简化的悬架参考模型。设计半主动悬架1/4车辆非线性模型滑模控制器,同时考虑电磁阀减振器阻尼力存在的输出饱和特性,设计辅助分析系统,以控制补偿信号对滑模控制器进行饱和补偿。Matlab/Simulink仿真与台架试验结果表明:设计的输入饱和滑模控制器能有效消除电磁阀减振器输出饱和特性影响,使电磁阀减振器半主动悬架车身垂向加速度、悬架动挠度等性能指标很好地跟踪或接近悬架参考模型理想输出,优化电磁阀减振器半主动悬架非线性控制与设计,有效改善车辆乘坐舒适性。     

车辆半主动悬架控制技术的研究

采用自适应模糊控制策略，在对1／4车辆模型性能仿真基础上，设计开发了以8031单片机为主控制器件的半主动悬架自适应模糊控制系统。经测试，在输入一定信号情况下，系统按设计规律工作。测试结果表明，控制器能较好实现系统控制，控制方法有效，且具有良好的鲁棒性，可以显著减小车辆振动及干扰，提高车辆的行驶平顺性。     

基于联合仿真的主动悬架自适应模糊PID控制研究

利用ADAMS建立了1/4车辆主动悬架的机械模型,运用MATLAB设计了基于自适应模糊PID控制算法的主动悬架控制系统,通过ADAMS/Control模块与MATLAB的接口实现了基于车辆悬架多体模型的主动控制联合仿真.仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制能取得很好的控制效果,与被动悬架相比显著地降低了车身加速度和轮胎动位移,大大提高了车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

半主动空气悬架阻尼多模型自适应控制研究

针对常规自适应控制器中辨识算法的收敛速度难以跟随半主动空气悬架模型参数实际变化速度的问题,提出一种能够满足半主动空气悬架在参数大范围变化时对控制品质较高要求的阻尼多模型自适应控制方法。为改善系统控制速度,根据半主动空气悬架阻尼实际控制过程,建立了针对不同车辆运行状态的多个局部线性固定模型,同时引入一个能够重新赋初值的自适应模型,以提升系统控制精度。基于误差最小的模型切换控制策略在线选择最佳匹配模型,并采用自适应控制方法调节最佳阻尼力,从而构成系统阻尼多模型自适应控制。仿真与实车道路试验结果表明,所提出的控制方法能够有效改善半主动空气悬架在大范围行驶工况下的控制品质,车辆垂直振动加速度均方根降幅达22.8%,车辆行驶平顺性得到了明显提升。     

车辆半主动悬架全状态反馈最优控制器设计

将最优控制理论应用到半主动悬架的控制策略中,通过建立路面输入模型、车辆模型和控制系统,进行了全状态反馈最优控制器的设计,并且在输入某一路面白噪声的情况下用Simulink进行了模拟仿真,对不同权系数下的仿真结果进行了比较,表明权系数的选择对控制效果至关重要,从而也证明了用该方法控制的半主动悬架在改善汽车的平顺性和操纵稳定性上有良好的效果。     

基于遗传算法的汽车半主动悬架模糊控制器设计

建立了二自由度汽车半主动悬架系统的数学模型，针对汽车半主动悬架减振器阻尼控制中模糊控制器存在的问题，提出了基于遗传算法的模糊控制算法。采用浮点数编码对模糊控制规则进行优化，既提高了运算效率和计算精度，又保证了控制系统的快速性和全局最优性。仿真计算和试验结果表明：基于遗传算法的模糊控制器能明显改善汽车的行驶平顺性。     

基于卡尔曼滤波器的半主动悬架仿真和试验

设计了Kalman滤波器来估计悬架的相对速度和绝对速度,采用天棚控制算法,建立了基于观测器的1/4车辆半主动悬架天棚控制器。仿真结果表明,所设计的Kalman滤波器能较好地估计被控悬架的绝对速度和相对速度。建立了1/4车辆半主动悬架测控试验系统,对基于观测器的半主动悬架天棚阻尼控制进行了试验验证。试验表明,观测器可以较好地估计悬架的状态,对比被动悬架,基于观测器的磁流变半主动悬架天棚控制器提高了行驶的平顺性。     

基于车辆模型的平顺性脉冲振动仿真试验

利用车辆模型进行脉冲振动仿真试验得到车辆振动情况,调节至较佳的悬架参数,从而使车辆获得较好的平顺性。根据GB/T5902-86《汽车平顺性脉冲行驶试验方法》,利用车辆模型,模拟脉冲输入,获得车辆振动加速度输出,根据加速度输出情况,调节悬架刚度、阻尼系数。结果表明,基于半车模型的车辆脉冲振动仿真试验可以在一定范围内反映车辆振动情况和趋势,对悬架参数的设计具有较大的指导意义。