基于EGA优化的农用UTV半主动悬架最优控制

针对UTV在恶劣路面行驶引起的车辆振动,以某款农用UTV悬架系统为对象,建立包含俯仰的四自由度(4-DOF)半车半主动悬架动力学模型,并提出一种EGA-LQR复合控制策略,设计满足物理约束的悬架系统自适应最优控制器。利用EGA算法的全局寻优与快速收敛特性,对LQR最优控制器的权重矩阵寻优,输出悬架系统最优控制阻尼力。在Matlab/Simulink中搭建UTV的路面与悬架模型进行时域仿真,仿真分析结果表明,EGA-LQR控制显著减小了车体质心垂向振动加速度、车体俯仰角加速度、前后轮动位移以及前后悬架动行程的均方根值,有效保证了UTV在农田路面下行驶的舒适性与安全性。

电磁阀半主动悬架线性变参数μ综合鲁棒控制

针对电磁阀半主动悬架系统中的非线性和不确定性问题以及多个性能目标之间的矛盾,设计了一种线性变参数(linear parameter varying,LPV)μ综合鲁棒控制器。建立电磁阀非线性阻尼力力学模型并开展台架试验验证模型的准确性,构建了七自由度悬架系统的非线性LPV模型;对悬架参数不确定性和系统建模误差进行分析,并考虑传感器测量噪声的影响,设计了一种基于非线性和混合不确定性的LPV-μ综合鲁棒控制器;最后进行整车电磁阀悬架系统仿真和实车试验。仿真结果表明:在随机扰动下该控制器使车身垂向加速度均方根值降低46.47%,俯仰角加速度降低46.47%,侧倾角加速度降低50.68%,具有良好的抗干扰能力和可控性。试验结果表明:LPV-μ综合控制下车身垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度均方根值分别降低36.6%、30.14%和39.47%,并且保证悬架动挠度小于0.06 m,验证了该控制策略的有效性。

基于TruckSim的重型商用车半主动悬架天棚控制研究

悬架是车辆底盘系统的关键组成部分之一,对车辆平顺性有十分重要的影响。传统的被动悬架无法根据车辆运行工况调整自身阻尼,减振效果有限,半主动悬架能够根据不同的运行工况实时调整自身阻尼,能够有效提升车辆平顺性。文章通过TruckSim和MATLAB/Simulink建立基于天棚控制策略的某重型商用车半主动悬架仿真模型和传统被动悬架仿真模型,并对两种悬架的减振效果进行了对比分析,结果表明,相比传统被动悬架,基于天棚控制策略的半主动悬架能够有效提升车辆平顺性,其中车身加速度均方根值降低22.9%,悬架动挠度均方根值降低15.1%,轮胎动载荷均方根值降低9.8%。

含滚珠丝杠副的电磁半主动悬架滑模控制

为了提高车辆悬架的减震性能及使用寿命,提出一种含滚珠丝杠副的电磁半主动悬架,使用磁滞制动器提供阻尼,使用改进滑模控制调节悬架系统参数。建立滚珠丝杠作动器数学模型,理论验证滚珠丝杠作动器提供悬架阻尼的有效性,建立二自由度半主动悬架动力学模型,以天棚阻尼控制系统作为参考模型,设计误差动力学方程,并确定滑模面。使用含有双曲正切函数的新型滑模趋近律取代传统指数趋近率,消减系统抖振,提高系统的快速响应能力,避免高频振动。建立Simulink仿真模型,并分析对比汽车以20 m/s速度行驶在B级路面情况下,不同控制方法的车身垂直加速度、悬架动挠度、车轮动位移的时域响应曲线,同时对比了汽车以20m/s速度行驶在A级、B级、C级不同路面情况下的悬架性能指标均方根。结果表明,采用新型趋近率的改进滑模控制的含滚珠丝杠副电磁半主动悬架与传统趋近率的半主动悬架相比,很好地改善了悬架减振性能,减小了系统抖振,具有良好的适应性和鲁棒性,尤其在B级路面,该半主动悬架的减振性能更为明显。

基于预瞄前馈的半主动悬架滑模控制

悬架系统的性能优劣影响着汽车的平顺性,为提高悬架系统性能,选用半主动悬架替换传统的平顺性不足的被动悬架,以簧载位移和簧载加速度作为评价指标,提出一种包含预瞄控制、模糊控制和滑模控制的混合控制策略,结合卡尔曼状态观测器,通过建立二自由度半主动悬架模型对所设计的控制策略进行验证分析.仿真结果表明,与被动悬架相比,在所建立的路面模型下行驶时车身簧载位移能够及时跟踪到期望值,车身簧载加速度均方根值降低了12.6%,改善了汽车平顺性.

针对车身加速度的半主动悬架模糊PID仿真研究

比例-积分-微分(PID)控制汽车半主动悬架时由于无法实时调整参数,相对于被动悬架可减小车身加速度,对改善汽车乘坐舒适性的优化效果有限。通过Simulink建立了1/4车辆半主动悬架的数学模型以及路面激励模型,在原有PID控制系统下引入模糊控制策略。以车身垂直加速度及其变化率作为模糊PID控制的输入,实现对PID控制器在原有参数范围内的实时动态调整,并对悬架性能指标进行仿真分析。结果表明,相对于被动悬架,PID控制下的半主动悬架车身加速度优化了17.1%,而模糊PID控制下的半主动悬架优化了35.9%,优化效果更加理想,并且同时兼顾了悬架动挠度。

车辆半主动悬架模糊变权重因子自适应控制研究

针对传统悬架控制策略中权重因子固定不可变的问题,提出了车辆半主动悬架模糊变权重因子自适应控制系统,该控制系统由3个模糊控制回路组成,3个模糊控制器分别控制影响车辆动态性能的3个悬架响应参数。α模糊控制器、β模糊控制器和γ模糊控制器根据路面条件分别控制簧载质量加速度控制函数权重因子、动载荷控制函数权重因子和动挠度控制函数权重因子,分别建立了各模糊控制器的控制规则和输入输出变量的函数关系。车辆半主动悬架模糊变权重因子自适应控制系统的控制原理是在以A级、B级路面为代表的高等级路面上增大簧载质量加速度控制权重,以提高车辆的舒适性;在以C级路面为代表的中等级路面上增大动挠度控制权重,以提高车辆综合性能;在以D级路面为代表的低等级路面上增大动载荷控制权重,以提高车辆安全性。凸块路面激励仿真结果表明,相比于被动控制和定权重因子控制,模糊变权重因子自适应控制的簧载质量加速度峰值分别降低了40.2%和28.6%,动挠度峰值分别降低了41.5%和21.0%,动载荷峰值分别降低了40.1%和31.8%,各响应的衰减速度几乎没有减小,衰减时间基本保持一致,在衰减过程中并没有明显的振荡现象。随机路面激励仿真结果表明,相对于被动控制和定权重因子控制,模糊变权重因子自适应控制的簧载质量加速度均方根值分别降低了48.8%和23.5%,动挠度均方根值分别降低了23.6%和13.4%,动载荷均方根值分别降低了11.9%和9.7%,悬架性能得到了大幅改善。在低等级路面激励输入时,安全性指标改善量较大;在高等级路面激励输入时,舒适性指标改善量较大;在中等级路面激励输入时,综合性指标改善量较大,仿真结果证明了所提控制系统的有效性和正确性。

基于灰狼算法的半主动悬架模糊PID控制研究

为了进一步满足人们对于汽车行驶平顺性与乘坐舒适性的需求,设计了一种汽车半主动悬架的模糊PID控制器。根据悬架系统特性与专家经验选择了合适的模糊控制规则表,并且采用灰狼算法优化模糊PID控制器的量化因子和比例因子。在Matlab/Simulink环境下运用高斯白噪声法建立路面激励模型作为悬架系统的输入,通过仿真实验,与无主动控制力的被动悬架和模糊控制的半主动悬架进行对比分析。研究数据表明:采用本文提出的基于灰狼算法优化的模糊PID控制策略后,汽车悬架系统行驶平顺性的三大性能指标,即轮胎动位移、悬架动行程、车身垂直加速度相比无主动控制力的被动悬架系统分别下降了19.23%、6.09%和74.36%,而采用模糊控制策略只下降了16.89%、3.35%和61.81%。仿真数据验证了采用本文所提出的控制策略后,大幅改善了汽车的悬架性能。

基于不同控制算法的半主动悬架仿真研究

以半主动悬架系统为研究对象,针对路面的变化产生的震动与冲击对半主动悬架的影响,为了改善汽车平顺性,文章采用Simulink仿真,设计了不同数量的隶属度函数的模糊PID控制、PID控制系统以及对比了其与被动悬架系统的性能,得出模糊PID控制器相比于PID控制器与被动悬架,具有更好的控制效果,以及7隶属度函数相比于3隶属度函数使模糊PID控制器的控制效果更加稳定,能够改善车辆悬架的性能以及改善了汽车平顺性。Taking the semi-active suspension system as the research object, aiming at the influence of vibration and impact caused by the change of road surface on the semi-active suspension, in order to improve the ride comfort of the car, this paper uses Simulink simulation, and the fuzzy PID control and PID control system with different number of membership functions are designed, and the performance of the fuzzy PID control system and the passive suspension system are compared. It is concluded that the fuzzy PID controller has better control effect than the PID controller and the passive suspension, and the 7 degree function is more stable than the 3 degree function, which can improve the performance of the vehicle suspension and improve the vehicle ride comfort.

基于卡尔曼滤波的信号采集和PID半主动悬架控制

为提高汽车半主动悬架信号的采集精度和对半主动悬架的控制效果,提高车辆的舒适性和平顺性。本文利用Matlab/Simulink进行仿真,通过建立两自由度被动悬架模型和路面激励模型,利用卡尔曼滤波(KF)对采集的车辆加速度信号进行去噪处理,对比真实值与滤波估计值,验证了卡尔曼滤波的滤波效果;建立两自由度半主动悬架模型,将经过卡尔曼滤波的信号输入比例-积分-微分控制器(PID)中,输出对半主动悬架的控制力,分析半主动悬架性能参数的变化情况。仿真结果表明,卡尔曼滤波能有效减小噪声对采集信号的影响;采用卡尔曼滤波和PID控制的半主动悬架的性能参数有不同程度的改善,使得PID对半主动悬架的控制效果更好,增加汽车的舒适性。

磁流变半主动悬架变负载MRAC控制

针对车辆负载变化影响车辆综合性能的不确定性问题,建立了包含负载力的1/4车辆半主动悬架数学模型。选用磁流变阻尼器作为半主动部件,采用模型参考自适应控制(MRAC)衰减振动,运用李雅普诺夫定理证明了该系统的稳定性。以车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷的均方根值为评价指标,进行了变负载工况下的仿真分析。结果表明,在随机路面激励下,基于MRAC的磁流变半主动悬架在空载、负载1 kN和负载2 kN的情况下,悬架的3个性能指标与被动悬架相比均得到明显优化。

多档阻尼可切换式半主动悬架控制算法及其优化研究

针对汽车可切换阻尼半主动悬架提出了一种控制方法,并应用基于微元法的二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对非线性半主动悬架控制律进行了设计及优化。首先,考虑悬架的非线性弹簧和非线性阻尼的影响,建立了非线性车辆半主动悬架系统模型,采用微元法对车辆性能进行仿真分析。然后,采用NSGA-Ⅱ算法对悬架在不同运动状态下的阻尼系数进行寻优,设计了一种多档阻尼可切换的半主动悬架控制算法。研究结果表明,与被动悬架相比,所设计的可切换阻尼悬架可明显提高车辆的总体性能。为说明该算法的有效性,与经典的on-off天棚控制半主动悬架也进行了比较,证明该算法进一步改善了乘坐舒适性。该研究为非线性悬架阻尼优化提供了一个可行的方法,可为多档可切换阻尼半主动悬架设计提供有益参考。

基于模糊逻辑与天棚控制的半主动悬架策略研究

为了改善传统开关式天棚控制在切换状态时可能引起的震荡或不稳定情况,文章提出了一种融合天棚思想与模糊控制的半主动悬架控制策略。首先,通过将减振器动速度和簧载质量速度作为模糊控制的输入,经模糊规则运算求解出当前状态下的自适应阻尼系数;然后,输入至天棚控制中计算出当前状态的阻尼力,进而对车辆的动态性能进行调节;最后,使用CarSim及Simulink软件进行控制策略仿真验证。结果表明,较被动悬架及天棚控制,车辆质心垂向加速度均方根值分别下降了50.08%、6.41%,对车辆舒适性有一定程度上的提高。

电控半主动悬架控制策略研究

文章探讨了半主动悬架常见的控制方式,建立了汽车被动悬架和半主动悬架的数学模型,并根据数学模型分别建立了被动悬架、天棚阻尼控制开关式半主动悬架和最优控制半主动悬架的ADAMS与MATLAB联合仿真模型。通过对车身垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的综合分析表明,相比于被动悬架,天棚阻尼控制开关式半主动悬架和最优控制半主动悬架显著提高了汽车平顺性和操纵稳定性。

车辆半主动悬架联合仿真研究

利用多体动力学软件ADAMS建立了悬架的机械系统模型,运用MATLAB设计了基于模糊算法的半主动悬架控制器,基于ADAMS/View和Matlab/Simulink对半主动悬架进行了联合仿真。仿真结果表明,基于模糊控制的半主动悬架能够很好地降低车身加速度、悬架动挠度及车轮动位移,较大地改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

模糊控制技术及其在汽车半主动悬架中应用

建立了４自由度汽车半主动悬架系统的数学模型，采用模糊控制策略，对半主动悬架系统进行了计算机仿真。在此基础上，设计开发了以８０９８单片机为主控器件的半主动悬架模糊控制系统，并对自行研制的半主动悬架系统进行了实车道路试验。仿真计算和实车试验结果较吻合，其结果均验证了半主动悬架系统在减少振动，提高汽车行驶平顺性方面要优于传统被动悬架系统。

整车磁流变减振器半主动悬架变论域模糊控制策略

在建立整车磁流变减振器（MRD）半主动悬架模型基础上,利用八板块方法设计了整车的变论域控制策略。基于重构的标准B级和C级路面激励信号,分别在10、20和30 m/s 3个车速下进行了整车在直线和转向行驶工况下的仿真研究。在完成试验车辆改装基础上,进行了大量台架和道路工况下的试验。仿真和试验结果显示,所设计的半主动悬架和控制策略可以有效地提高车辆行驶的平顺性,磁流变半主动悬架与被动悬架相比振动强度可降低9%~22%,结果表明所建立的模型和控制策略是可行的。

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。

汽车半主动悬架的非线性神经网络自适应控制研究

分析了汽车悬架的非线性特性，提出了基于神经网络的自适应控制策略，设计了神经辨识器和控制器，并通过一个补偿网络，来进行后悬架的预见控制。仿真计算表明，神经网络自适应控制的半主动悬架具有明显的减振效果，而加有后悬架预见控制其效果更佳。为验证仿真结果，还进行了台架试验。试验结果亦表明了半主动悬架的优良减振性能。

汽车半主动悬架系统研究进展

基于系统工程理论 ,论述了汽车半主动悬架系统的研究和动态 ,分析了目前电 磁流变液减振液的研究及减振器开发现状。在分析了一些较为成功的半主动悬架控制策略的基础上 ,论述了经典控制、线性最优控制、自适应控制和智能控制方法在半主动悬架系统中的应用前景 ,提出了基于天棚阻尼控制理论、模糊控制理论和自适应控制理论为主线的复合控制策略。此外 ,提出了基于磁流变液减振器的半主动悬架系统研究与开发的整体思路 ,探讨了值得研究的若干理论和应用问题。