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。     

考虑时域硬约束的车辆主动悬架H∞控制

提出了考虑时域硬约束条件的车辆主动悬架H∞输出反馈控制器设计方法.基于线性矩阵不等式处理方法,提出并证明了该控制器存在的充分条件.以提高车辆乘坐舒适性为目标,取车身垂直加速度响应为控制输出向量,悬架动挠度、车轮动静载荷比响应和所需控制力为约束输出向量,基于1/4车辆模型进行了主动悬架设计.仿真结果表明,即使车辆模型参数存在一定程度的不确定性,提出的控制策略在提高车辆乘坐舒适性的同时,能很好地兼顾车辆的其他性能要求.     

基于单步法的车辆主动悬架有限频域静态输出反馈控制

针对车辆主动悬架系统,提出了基于单步法求解的静态输出反馈有限频域H∞控制器设计方法。由于现有的有限频域H∞控制定理含有双线性项,且全状态反馈控制增益并不满足单步法的充分条件,导致静态输出反馈问题无可行解。文中应用GKYP引理给出了一个新的基于静态输出反馈的有限频域H∞控制定理。该定理可采用单步线性矩阵不等式LMI直接求解,相对于传统的迭代LMI及CCL算法,极大地简化了设计过程。借助状态反馈信息,避免了初始求解的不可行性。最后,通过数值算例及台架试验验证了该方法的可行性。     

汽车主动悬架多目标H2/H∞混合控制

基于汽车四自由度半车模型设计主动悬架控制系统多目标优化控制律。采用高阶未建模扰动到控制输入传递函数的H∞范数作为鲁棒性能评价指标,路面扰动到输出评价信号传递函数的H2范数作为LQG性能评价指标,选取加权函数阵对悬架的频域性能指标进行整定,设计了多通道多目标优化H2／H∞混合控制器。仿真结果表明,多目标H2／H∞混合控制方案在保证系统具有未建模鲁棒稳定性的前提下,可使汽车获得较好的操纵稳定性和行驶平顺性。     

高地隙喷雾机主动空气悬架减振控制与实验

高地隙自走式喷雾机在接近于系统固有频率的地面条件下工作时,由于车身重心高、喷杆质量大且展开后较长,导致工作时车身与喷杆大幅剧烈摆动,影响作业质量甚至危及安全。针对此,本文提出适时开启的主动空气悬架减振方案。方案实施过程中,一方面需要解决空气弹簧充放气过程中的非线性控制问题,另一方面则需面对车身加速度与位移多变量同时控制以及最大控制力和悬架行程受限的传统问题。为此,制定了一种空气悬架H∞状态反馈与时频非线性联合减振控制策略。首先求解系统在约束条件下的H∞状态反馈控制器增益,基于此控制器可计算系统在地面扰动下的空气弹簧所应实施的目标压力;然后设计时频非线性控制器,依靠该控制器实时调节比例电磁阀开度进而控制空气弹簧压力使其跟随目标。基于室内台架实验,在模拟地面条件接近于系统固有频率以及田间随机路面激励两种工况下,对所提策略进行了验证。结果表明,系统在一阶共振频率的激励下,被动悬架簧载质量最大加速度达8.5 m/s2左右,半主动悬架的最大加速度约为7 m/s2,而主动空气悬架的最大加速度降低至2.5 m/s2,并在主动控制过程中,悬架位移始终保持在限制范围内,激振结束后悬架位移逐渐恢复至零初始位置;在随机田间路面激励工况下,主动控制悬架的车身加速度亦显著降低,证明了主动减振方案的有效性。     

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。     

基于模糊鲁棒控制的车辆半主动悬架性能分析

半主动悬架控制系统是双线性系统,直接求解H∞控制器有困难,提出将鲁棒控制与模糊控制相结合的控制方法,用阻尼力代替阻尼作为H∞控制器的输出,简化了H∞控制器的求解,并对带H∞控制器半主动悬架的幅频特性与被动悬架的幅频特性进行了比较分析。对H∞控制器输出的力,通过模糊控制器来确定并选择可调阻尼减振器的阻尼,实现了半主动悬架的阻尼有级可调。通过计算机仿真,验证了模糊鲁棒控制算法的有效性。     

汽车EPAS的混合灵敏度H∞鲁棒控制器设计

采用混合灵敏度H∞控制方法设计了汽车EPAS鲁棒控制器.针对回路的灵敏度函数和补灵敏度函数的性质,通过选择合适的加权函数获得了良好的闭环系统性能.利用线性二自由度车辆模型,采用混合灵敏度H∞控制器进行抑噪仿真.结果表明,混合灵敏度H∞控制器有效地遏制了转矩传感器的噪声与路面干扰,提高了EPAS系统的抗干扰性能,增强了EPAS系统的鲁棒稳定性,使EPAS系统获得了较好的转向跟随性.     

车辆半主动悬架新型控制算法的研究

车辆1/4悬架模型不能反映车辆的俯仰情况,且一般控制算法多以簧载质量加速度作为反馈,具有一定的局限性。为更好地改善悬架性能,本文建立了车辆1/2半主动悬架4自由度模型,针对悬架为一非线性、有时滞、不确定系统,提出了一种新型控制算法(在模糊控制的基础上引入PID控制),且在MATLAB中分别进行了时域和频域仿真,并就簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷与被动悬架、模糊控制半主动悬架进行比较。结果表明,该算法对簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷的改善非常有效,对车辆悬架的控制和开发具有较大的参考价值。     

基于层次分析法的汽车半主动悬架LQG控制研究

建立了考虑座椅的五自由度车辆动力学模型,应用最优控制理论设计了车辆半主动悬架的LQG控制器。以座椅加速度、车体加速度、车体俯仰角加速度、前后悬架动行程及前后轮胎动位移等作为评价指标,采用层次分析法(AHP)确定了各指标的加权系数。利用MATLAB/Simulink搭建车辆仿真模型,分别在A级路面90 km/h和B级路面60 km/h两种工况下验证LQG控制的有效性。结果表明:与被动悬架相比,采用LQG控制器的半主动悬架能有效地减缓车辆的振动,改善车辆的乘坐舒适性与行驶平顺性。基于层次分析法确定加权系数的LQG控制器使车辆半主动悬架对工况的适应性较好,具有良好的应用前景。