基于PID-LQR主动悬架控制策略的车辆平顺性研究

为了进一步提高悬架系统的综合平顺性能,建立了主动悬架系统的单轮车辆模型,以路面不平度作为车辆系统的干扰信号。考虑到带有LQR控制器的主动悬架,加权系数的确定受人为影响较大,故在LQR控制器中加入一个PID控制器,形成PID-LQR控制器。通过MATLAB对LQR及PID-LQR控制器分别建立了系统的Simulink模型,运用遗传算法和单纯形法,对LQR中加权系数矩阵L、M以及PID控制器中的相关参数进行了优化,使悬架系统控制性能得到一定的提高。在同等情况下,与进行相同优化步骤的LQR控制器进行对比分析,得到两种悬架的平顺性性能差异。结果表明,相比传统的LQR主动悬架控制,所提出的PID-LQR悬架控制策略能在一定程度综合改善模型的平顺性能。     

基于EKF对汽车质心侧偏角的估计

通过道路实车试验,验证了Car Sim的仿真模型的准确性,为后续的估计提供仿真实验平台。用Car Sim代替实车,基于卡尔曼滤波KF(Kalman filter)用二自由度车辆模型;基于扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)用三自由度车辆模型,分别在低速和高速两种工况下,建立Car Sim和MATLAB/Simulink联合仿真,估计质心侧偏角,比较估计效果。实验结果表明:由于汽车在低速行驶的工况下车辆动力学特性大致呈线性变化,用KF和EKF估计值差别不大,但是汽车在高速行驶的工况下车辆动力学特性趋于非线性,KF估计结果误差较大,而EKF估计的适应性要好一些。     

一种新型的车辆稳定性分层控制策略

为了优化稳定性控制算法,提出并仿真分析了一种新型的车辆稳定性分层控制策略。该控制策略由上下两层组成,上层控制器基于最优控制理论的横摆力矩控制策略,下层控制器采用最优分配法,将修正横摆力矩合理分配到各车轮上。基于MATLAB/Simulink建立了八自由度非线性车辆模型,并对该模型进行了实车实验验证,然后基于该模型对该控制策略进行了仿真分析,验证了此分层控制策略的有效性。仿真结果表明,在大侧向加速度和大侧偏角的极限工况下,所设计的新型控制系统能够有效地改善车辆的操纵稳定性。     

双排抗性消声器消声特性的研究

为探究双排结构对抗性消声器的影响,以HT01001-A内插偏置式消声器为研究对象,对其5种不同结构参数的双排消声器性能进行对比研究。在UG和Hypermesh建模软件基础上,利用ANSYS CFX平台对单双排消声器进行流场数值模拟分析,应用LMS Virtual.Lab声学软件得到了单双排消声器的传递损失曲线。结果表明:双排消声器压力损失的增长主要来源于进气弯管,压力损失的变化受扩张比影响较大,存在临界扩张比并遵循单排消声器中扩张比与压力损失的变化规律。与单排消声器相比,扩张比M变化时,5组双排消声器传递损失总量增幅分别是:M=12.25为1%;M=12.88为8%;M=13.5为20%;M=14.2为-12%;M=15为13.8%,且扩张比接近13.5时的双排消声器声学性能提升最为明显。     

汽车稳态转向失稳的最近分岔点实时追踪

为探索汽车稳态转向失稳的非线性动力学行为,采用二次多项式轮胎模型建立了包含侧倾运动和平面运动的四维非线性侧向动力学系统.极限工况下汽车的稳态转向失稳与鞍结分岔有密切的联系,提出了基于最近鞍结分岔点实时追踪的汽车稳态转向稳定性分析方法,即采用迭代法在u-δf参数空间中实时搜索与当前工作点距离最近的分岔点,并以此最短距离作为汽车稳态转向的稳定裕度.均匀路面工况和对开路面工况下的实例计算表明,该方法经过很少的迭代次数即可找到最近的分岔点,计算速度快,满足实时性要求,可以对汽车的稳态转向稳定性实时做出预测.     

基于轮胎力优化分配的车辆稳定性控制研究

为了改善车辆在低附着系数路面的稳定性,提出了基于轮胎力优化分配的车辆稳定性控制策略。整体控制方案采用分层结构的控制方法,上层横摆力矩控制器以跟踪期望横摆角速度为目标,输出保持车辆横向稳定性的修正横摆力矩;下层控制分配器通过最优化控制分配方法,合理、最优地分配各轮制动力大小,实现上层修正横摆力矩。采用MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真平台,验证所设计稳定性控制方案的控制效果,并与传统的单轮、单侧制动控制方式进行对比。研究结果表明,在低附着系数路面上,同时对多个车轮进行优化分配控制可以发挥更大的控制潜力,控制效果明显优于单轮/单侧制动控制方式。     

面向平顺性的某轿车悬架参数匹配及优化研究

为了研究某款轿车的平顺性优化问题,运用ADAMS/Car软件建立了整车多体动力学模型,并对影响平顺性的悬架刚度与阻尼参数进行了匹配分析。使用ISight软件集成ADAMS/Car和MATLAB组件,构建了多软件协同的优化模型。以驾驶员座椅处总加权加速度的均方根作为优化指标,选择弹簧刚度系数和减振器阻尼系数作为设计变量,采用多岛遗传算法进行求解,得到这2个悬架参数的优化匹配方案。结果表明：总加权加速度的均方根值改善了8.65%,整车平顺性得到了改善。     

高维汽车侧向动力学系统的分岔与失稳分析

为建立汽车实际状态响应与轮胎侧偏刚度间的联系,采用二次多项式轮胎模型建立了包含侧倾运动和平面运动的四维非线性侧向动力学系统;应用中心流形定理对其进行了降维处理并转换为中心流形上的一阶约化系统。应用非线性分岔和稳定性理论以及时域仿真分别对均匀路面工况和对开路面工况的稳定性进行了分析。结果表明,奇异点处发生鞍结分岔将导致汽车失稳,可以通过改变前轮转向角来改变分岔特性,改善汽车极限工况下的稳定性,从而实现非线性动力学分析方法与主动转向控制系统的分析和设计相结合,以减小基于线性轮胎模型的控制方案的局限性,提高底盘控制系统的控制性能。     

极限工况下汽车稳定性的最优保性能控制

考虑轮胎侧偏刚度参数的不确定性,建立了用于控制器设计的线性参数不确定性车辆模型.在分析现有的汽车操纵稳定性控制策略特点的基础上,提出了二次最优保性能汽车稳定性控制方案;基于模型跟踪控制技术和参数不确定性车辆模型推导了汽车稳定性二次最优保性能控制器.仿真结果表明,与传统二次最优控制相比,最优保性能控制方案在保证系统稳定性和鲁棒性的同时可以获得更小的质心侧偏角和更好的横摆响应.