整车悬架的最优模糊半主动控制

以配置四个磁流变阻尼器的整车悬架为控制对象,提出顶层最优控制与底层模糊控制相结合的最优模糊控制思想。首先由整车悬架随机最优控制获得4对期望的控制力,再通过模糊控制器使各磁流变阻尼器的反力逼近这4对控制力,从而实现对整车悬架的振动半主动控制。仿真研究表明,最优模糊控制的控制效果明显优于现有的开关最优控制,特别是对簧载质量的垂直加速度、俯仰角加速度以及悬架动挠度抑制效果明显,可不同程度改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

整车悬架系统的分散模糊控制

模糊控制越来越多地应用到悬架系统的控制策略中,并取得了很多的成果。但是针对主动/半主动系统的模糊控制算法的研究都是基于1/4车体模型或者1/2车体模型进行,以整车为基础的控制算法的研究成果甚为稀少。整车模型能更全面地讨论车体的垂向、俯仰、侧倾等运动状态。本文将分散控制理论应用到整车的模糊控制中,为整车的控制器的开发提供了借鉴。

整车主动悬架滑模控制及多目标优化

为改善车辆主动悬架系统性能,在建立整车主动悬架系统模型的基础上,结合滑模变结构控制理论,提出了一种基于多目标优化的主动悬架系统控制参数的优化方法。基于滑模面到达条件结合李雅普诺夫稳定性理论对滑模控制器进行稳定性验证,建立以车身侧倾角加速度、车身俯仰角加速度和车身垂直加速度为控制目标的多目标优化问题,并利用粒子群算法对控制器参数进行优化。仿真结果表明,优化后主动悬架系统的3个控制目标函数值较优化前分别减小了10.3%、27.3%和20.0%,基于多目标优化的整车主动悬架滑模控制策略改善了整车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

整车主动悬架系统分布式滚动时域一致性估计

考虑整车主动悬架系统的约束状态估计问题,本文提出基于一致性原理的分布式滚动时域估计(DMHE)算法.首先,为了降低状态估计过程中的计算量,将整车主动悬架系统分解为若干降阶子系统.其次,为提高分布式状态估计效果,采用滚动时域估计(MHE)方法处理主动悬架系统的状态和噪声约束.考虑子系统与邻居估计状态的相关性,在采样间隔中执行多次一致性原理实现主动悬架系统状态的信息融合,进一步建立了算法的稳定性充分条件.最后,通过对比仿真实验验证算法的有效性和优越性.

基于Q学习的整车主动悬架免参数H_(∞)控制

主动悬架是智能汽车全线控底盘的重要部件,配合各线控执行系统可实现整车底盘的全矢量控制,极大增强行驶的安全性,而传统控制方法需要标定的整车模型参数过多,降低了控制开发的效率。基于此,本文研究了整车主动悬架免参数H_(∞)控制方法。首先,建立主动悬架的行为依赖近似动态规划模型,将H_(∞)控制问题转化为路面干扰和控制行为的零和博弈过程;其次,使用自适应评判方法整定动作网络与批判网络,通过在线Q学习求解系统的博弈黎卡提方程,给出无须模型参数的控制最优解,稳定性分析表明该方法可收敛到系统的纳什平衡点;最后,搭建硬件在环系统验证该方法的有效性,对包块路面以及不同路面等级下的随机路面进行主动控制仿真。结果表明,基于Q学习的控制方法具有最优控制效果,能够改善低频范围内的整车平顺性和操纵稳定性。

基于磁流变阻尼器整车半主动悬架的开关控制

利用一般系统的第2类Lagrange方程建立了适合磁流变阻尼器半主动悬架的Lagrange方程,并在此基础上建立了侧倾、俯仰和垂直运动完全耦合的整车半主动悬架系统运动方程和状态方程.以某种磁流变阻尼器作为作动器,系统地研究了整车半主动悬架开关控制的策略.仿真结果表明:开关控制对整车悬架的簧载质量的垂直加速度和侧倾角加速度的控制效果不明显,特别是对俯仰角加速度反而有所恶化.但是,对悬架动挠度和轮胎动挠度,和非簧载质量的垂直加速度,簧载质量的侧倾加速度可以进行有效的控制,特别是对后悬架的控制效果尤其显著.

整车磁流变减振器半主动悬架模糊滑模控制研究

针对八自由度整车悬架模型,以改进天棚阻尼系统为参考模型,运用模糊滑模控制方法设计了半主动整车悬架的模糊滑模控制器;将滑模切换函数及其导数进行滑模控制量划分,形成二维模糊控制规则表,以此来提高系统控制的灵敏度,并降低系统的抖振;将整车分块成四部分,对每个版块进行独立控制,使系统具有滑模特点同时也能克服抖振,最后利用李亚普诺夫方法来保证系统的稳定性。仿真结果表明,模糊滑模控制整车半主动悬架的减振效果优于被动控制和PID控制的悬架,且具有很好的稳定性。

整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略

目前主流的整车悬架天棚阻尼控制思想是基于物理思维,对四分之一天棚阻尼悬架模型进行推广,从而忽视了经典天棚阻尼控制策略背后的数学原理。针对上述问题,从数学原理角度,提出全新的整车悬架天棚阻尼控制策略。提出运用模态解耦的方法对多自由度耦合的整车悬架系统进行解耦,对解耦后各独立的模态振动进行天棚阻尼控制,符合经典天棚阻尼控制针对单自由度振动系统的思想。对各模态振动系统控制时,提出利用临界阻尼的优越性选取天棚阻尼系数。后将各模态耦合以实现该策略在实际中的运用。在四轮相关路面输入激励下,对整车天棚阻尼主动悬架与整车被动悬架进行时、频域仿真分析,结果表明所提出的整车主动悬架天棚阻尼控制策略对车身三个自由度的运动响应改善效果明显,对车轮的接地性影响较小。

非高斯随机路面下八轮重型车辆悬架的减振控制方法研究

针对非高斯随机路面条件开展了八轮重型装甲车辆悬架的减振控制策略研究。当前随机路面通常采用基于功率谱密度法的高斯信号进行表征,难以准确描述装甲车辆行驶的复杂路面工况。建立了八轮重型装甲车的整车悬架模型,实现了对起伏路面非高斯性能的准确表征,提出了针对非高斯随机路面的模糊自适应悬架振动控制策略。仿真结果表明:所提出的控制策略可在装甲车所行驶的实际路面工况下对整车起到良好的减振效果,为八轮装甲车辆的减振控制奠定了理论基础。

基于整车模型的地面车辆主动悬架控制

由一种过滤反馈信息控制方案和一种输入退耦变换技术整合而成的主动悬架控制方法,专为整车悬架系统而设计。通过内控制循环(乘坐控制器)对弹簧刚度系数和阻尼系数进行主动过滤,以及通过外控制循环(姿式控制器)对车辆垂直、纵倾或侧倾速度进行跳振减振,可以使高于或低于车轮频率模式的簧上质量(车身)运动得到抑制。内控制循环与外控制循环通过输入退耦变换进行耦合。主动悬架控制的性能已经通过仿真得到证实。

基于改进天棚阻尼的半主动悬架系统动力学与电磁兼容特性分析

磁流变阻尼器(MRD)对实现智能车辆悬架系统具有重要的应用价值.在建立整车7-DoF悬架系统模型和修正的MRD Bouc-wen滞环模型基础上,应用磁流变(MR)"四分之一"车辆悬架系统的改进型天棚阻尼控制策略,设计了一种对整车4个MR悬架子系统进行独立控制的半主动异步控制器,并考虑整车前、后轮的间距,应用带延时的谐波和平滑脉冲,及实测的随机路面信号作为路面对车轮的激励输入,对MR悬架和被动整车动力学系统的垂直、俯仰和侧倾运动性能进行了系统的比较研究,同时验证了控制器的电磁兼容特性.结果表明:提出的基于天棚阻尼策略的半主动控制器能理想地改善MR整车悬架系统的乘坐舒适性和操纵安全性等多目标悬架性能,其控制电流的传导与辐射噪声均满足国家标准要求,为进一步开展MR智能车辆悬架系统的半主动解耦控制研究奠定了理论基础.

磁流变半主动悬架研究及实车试验分析

针对车辆半主动悬架系统的整车协调控制,通过悬架动力学模型分析了耦合量的影响,提出了一种主从控制方法。基于自行研制的并联常通孔式磁流变减振器和控制系统开展了实车道路试验。在越野路行驶时,驾驶员坐垫处的加权加速度降低了13.8%~42.6%,车身俯仰角速度降低了21.1%~53.7%;蛇行试验中车身侧倾角速度、角度分别平均降低了65%和38.5%;变道试验中车身侧倾角速度、角度分别平均下降65%和51%。综上所述,研制的磁流变悬架系统显著地提升了车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性。

附加气室容积可调空气悬架模糊控制研究

以配备4个附加气室容积可调空气弹簧的整车悬架为研究对象,首先建立附加气室容积可调的空气弹簧模型,并以弹簧力形式引入整车模型,然后在整车模型仿真的基础上对前后悬架的附加气室容积值进行匹配。整车采用4个二维模糊控制器对前左、前右、后左、后右悬架的附加气室容积分别进行控制。仿真结果表明：采用模糊控制的半主动悬架相比于被动悬架控制效果显著,座椅的垂向加速度均方根值改善约5%~13%、前悬架动行程峰值改善约7%~29%、后悬架动行程峰值改善约17%~23%,车辆在多工况下的行驶平顺性得到有效提高。

二维路面不平度影响下的汽车质量分配系数研究

针对汽车理论中尚无整车质量分配系数研究的缺憾,考虑垂向和侧向路面激励的复合影响,以14个自由度整车传统物理模型为背景,对簧载质量进行空间动力学分析,借助4个轮系方位与簧载质量质心处的运动学关系,研究车体垂直、侧向、俯仰角、侧倾角和横摆角这五种运动,进而推导得到整车悬架与4个1/4悬架系统间的动力耦合定量关系,发展与完善汽车质量分配系数理论,并为今后汽车悬架系统振动控制、转向与操纵系统平稳性的研究提供新的视角与思路。

磁流变阻尼器的神经网络建模及应用

对非线性的磁流变阻尼器进行建模,建立单个磁流变阻尼器的神经网络正模型和神经网络逆模型,设计了两种四磁流变阻尼器的神经网络逆模型,通过两层控制策略将它们应用于汽车半主动悬架控制.结果表明:第1种神经网络逆模型对簧载质量的垂直加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度具有较好的控制效果,可有效改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性;第2种神经网络逆模型还有待改善.