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。     

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。     

基于分数阶微积分的汽车空气悬架半主动控制

为研究分数阶微积分在汽车空气悬架半主动控制中的应用效果,建立了4自由度半主动空气悬架非线性动力学模型。采用改进的Oustaloup滤波器算法来模拟分数阶微积分,进而建立分数阶天棚阻尼半主动悬架的仿真模型,将仿真结果与被动悬架和整数阶天棚阻尼半主动悬架进行对比分析。分析结果表明:当汽车以20 m/s的速度行驶在B级路面时,与被动悬架相比,整数阶和分数阶天棚阻尼半主动悬架的车身垂向加权加速度均方根值分别减小了31.9%和43.9%,车身俯仰角加速度均方根值分别减小了23.1%和30.7%;基于分数阶微积分的天棚阻尼控制策略能更有效地抑制车身共振,改善乘坐舒适性。     

基于模糊控制的汽车悬架系统性能研究

主动悬架系统的性能研究是车辆动力学与控制领域的前沿课题。以汽车悬架为研究对象,分析其动力学性能指标,建立动力学模型和状态空间模型。根据控制原理,将车身速度视为误差,加速度视为误差变化率,建立模糊控制器。采用MATLAB/SIMULINK软件,结合悬架的数学模型及模糊控制器进行仿真分析,比较主动悬架和被动悬架的性能指标。仿真结果表明模糊控制算法应用于主动悬架可以有效地抑制振动,且改善了汽车性能指标,能够满足汽车稳定性和舒适性的要求。     

基于策略分层的汽车悬架与转向系统主动控制

建立了悬架系统7自由度的主动控制模型,设计了悬架系统的最优控制器,运用分离定理,得到随机状态反馈调节器的最优控制率.建立了主动前轮转向系统的转向模型,并设计了可实时跟踪目标横摆角速度的滑模变结构控制器.为改善转向工况下车辆的平顺性,在2个子系统的基础上设计了一个上层协调控制器.协调控制器根据车辆传感器信息,实时地输入给转向和悬架子系统不同的跟踪目标和控制参数,以使车辆获得最好的性能.仿真结果表明:所设计的控制器能够较好地提高整车的平顺性和操纵稳定性.     

基于惯容-弹簧-阻尼结构体系的被动天棚阻尼悬架系统

利用“惯容-弹簧-质量”系统的反共振,提出一种理想天棚阻尼的被动实现方法,设计了被动天棚阻尼悬架系统,建立悬架系统的整车模型,对比分析了传统被动、理想天棚及被动天棚阻尼悬架系统性能。结果表明,与传统被动悬架相比,被动天棚阻尼悬架能够抑制车身在1~3 Hz的垂直、俯仰和侧倾振动,车身垂直、俯仰和侧倾加速度均方根值,分别减小了14%、14.6%和9.3%,被动天棚阻尼悬架能够提高车辆的乘坐舒适性,实现理想天棚阻尼悬架的主要功能,研究结果从理论上验证了理想天棚阻尼被动实现方法的正确性与有效性。     

混合悬架半主动控制器设计与试验

为改善传统被动悬架的动力学性能,回收悬架振动能量,设计了一种半主动混合悬架系统。建立1/4车动力学方程,分别研究馈能回路处于Boost模式和Buck模式时馈能回路内电流的变化情况,并分析MOS管占空比对直线电动机电磁阻尼力的影响。在此基础上,引入基于天棚和地棚混合控制的半主动控制策略。提出半主动控制参考力的概念,并运用粒子群算法确定其最优控制参数。通过对不同工作模式下电路电流的追踪,达到对电动机电磁阻尼力实时控制的目的。接着运用Simulink仿真搭建混合悬架系统模型,分别进行动力学性能、馈能性能以及电流跟踪控制效果对比。仿真结果表明,半主动混合悬架能够在改善车辆动力学性能的同时回收部分振动能量,所设计的半主动控制器对电流有较好的控制效果。最后,进行台架试验,通过对比试验结果验证了仿真结果的正确性。     

履带车辆磁流变半主动悬挂模型参考自适应控制研究

磁流变半主动悬挂系统是一种新型的悬挂系统。基于磁流变阻尼器,设计了一种以理想天棚阻尼控制为参考模型的自适应控制策略,应用Lyapunov稳定性理论推导了渐近自适应控制规律,结合磁流变阻尼器控制力的特点,给出了半主动控制算法;分析悬置质量变化对悬置质量加速度以及动行程的影响,并对悬挂系统在不同控制状态下的响应进行了仿真分析。仿真结果表明,模型参考自适应控制不仅能够很好地跟踪理想天棚控制,并能适应悬置质量等悬架参数因素的变化。     

随机激励下的电磁阻尼悬架控制器增益研究

根据电磁悬架系统物理简化模型推导了单轴电磁悬架系统的非线性动态方程及线性动态方程的控制器设计.提出了电磁悬架系统受到随机白噪声干扰激励下,悬架控制器增益的选择方法.选取次最优控制器增益作为控制方法,研究了悬架的位移响应均方值最小和系统的能量消耗最小时,状态反馈控制器的设计.将次最优控制器增益与由线性二次最优控制理论得出的状态反馈增益进行了比较,研究表明,电磁悬架可达到激波衰减和能耗的次最优,性能优于被动悬架系统,并通过实例进行了验证.     

多轴重型货车悬架系统改进天棚控制策略

为同时改善车辆的道路友好性和平顺性,达到缓解驾驶疲劳、延长道路使用寿命的目的,提出一种基于正交试验的多轴重型货车悬架系统改进天棚控制策略.依据车辆动力学原理和虚拟样机技术,采用ADAMS构建四轴重型货车-路面系统的高精度仿真模型,通过实车平顺性试验验证其正确性;选择合理匹配的空气悬架替换驱动轴平衡悬架,完成车辆道路友好性、平顺性的初步优化;基于ADAMS/Matlab联合仿真对四轴重型货车虚拟样机的悬架系统分别进行半主动、主动改进天棚控制,并以控制参数为变量设计正交试验,通过极差、方差分析确定使车辆道路友好性、平顺性综合最优的控制参数.仿真结果表明,主动、半主动改进天棚控制的货车道路友好性相当,前者的平顺性优于后者,而且该控制策略对路面等级的变化具有较强的鲁棒性.