朱婉玲[1]2002年在《汽车半主动悬架系统结构/控制集成优化研究》文中认为现代设计思想的发展使得人们已不满足于只在已有的系统结构不符合性能要求的设计控制器，而是在系统或结构的开始设计阶段，同时考虑系统结构与控制器的集成优化设计问题。近年来，国内外学者对集成优化设计的研究比较多的集中在理论研究上，对于其实际应用的研究比较少。对于这种新的优化方法，本文将其应用于汽车半主动悬架的设计上，针对传统半主动悬架先设计其结构参数后设计其控制器，这样易造成系统失去全局最优性能的特点，对汽车半主动悬架系统提出对其结构参数和控制参数进行集成优化的方法。考虑到汽车行驶时具有复杂的外界干扰，使得半主动悬架系统具有很大的不确定性，分别采用遗传算法和LQG控制的集成优化方法，遗传算法和H_∞控制的集成优化方法，对汽车半主动悬架系统进行仿真和试验研究。仿真和台架试验结果均表明经过集成优化之后，半主动悬架系统的平顺性和安全性均得以提高。此方法还可以应用于汽车底盘系统的综合设计及其它机电控制领域。
刘立强[2]2005年在《基于输出反馈的汽车电动助力转向与主动悬架系统集成控制研究》文中研究指明本文利用可测得输出反馈来设计控制策略,实现汽车电动助力转向系统(EPS)与主动悬架系统(ASS)的集成控制。首先,对1/4汽车转向工况下悬架系统的运动特性进行了仿真研究:接着,建立了整车的转向与悬架综合模型,设计了一种LQG控制策略,改善了车身横摆角速度、车身垂直加速度和车身侧倾角等的输出响应;再次,加入了汽车EPS系统,建立了EPS与ASS综合模型,设计了输出反馈的随机次优控制策略,提高了转向时的轻便性、操纵稳定性、行驶平顺性和安全性;然后,采用输出反馈的最优滑模变结构控制策略,设计了EPS与ASS的集成控制系统并进行了仿真研究,结果表明所设计的集成控制策略不仅能提高操纵轻便而且能较好地抑制车身姿态变化:最后,详细介绍了集成控制器的单片机硬件电路设计和软件程序的流程,并进行多种工况下的道路试验,试验结果证明了所设计的集成控制器的有效性和可行性。
付振[3]2010年在《基于悬架系统的车辆动力学控制仿真研究》文中指出近年来,为提高汽车的平顺性、操纵稳定性和安全性,各种电子控制技术得到了巨大的发展和广泛的应用,研究基于悬架控制的底盘动力学对提高汽车的总体性能有着非常重要的意义。本文首先分析了道路不平度的表示和时域仿真计算的优势,推导了路面随机激励的时域方程。在介绍电流变液基本特性的基础上,提出基于电流变阻尼悬架的半主动控制策略,并建立了1/4、1/2以及整车的车辆动力学模型。根据滑模控制理论,采用极点配置法进行切换超平面的设计,对1/4模型应用比例切换的控制方法来确定控制率,并用RBF神经网络对有效控制力的开关项了进行了优化,对1/2和整车模型分别采用顺序启动递阶算法和自由递阶法进行多变量滑模变结构控制器的设计,研究了系统在随机激励条件下的悬架各项性能的控制效果,结果显示本文设计的滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证实了半主动悬架滑模控制器设计的有效性。目前很多电子控制系统仅是优化了车辆行驶过程中的某一性能,没有考虑车辆在行驶过程中,各子系统之间产生的相互影响和相互干扰,本文将悬架系统纳入汽车动力学协调控制之中,采用滑模控制策略设计了半主动悬架和制动防抱死系统的协调控制器,仿真结果表明所设计的控制器不仅可以有效的防止车轮抱死,显着缩短制动距离和制动时间,同样也可以改善制动时乘员的乘坐舒适性,改善了汽车的整体性能。车辆底盘协调控制是今后汽车控制发展的一个重要方向。
李彦阳[4]2018年在《汽车电控半主动空气悬架控制方法研究》文中认为舒适性与操纵性一直是衡量汽车品质的两大核心标准,如何实现两者性能的兼顾始终困扰着汽车设计者。空气悬架系统的设计可以实现对悬架阻尼及车身高度的联合控制,不仅解决车体振动、悬架动挠度等乘坐舒适性问题,还能提高行车安全性和操纵稳定性。近年来,电控空气悬架技术在汽车悬架系统的设计中具有广阔的应用前景,研究安全有效的智能控制方法对推动空气悬架系统的应用具有重要意义。本文在对电控空气悬架系统的半主动控制方法进行研究时,主要将悬架阻尼控制器和车身高度控制器的设计作为主要任务。在阻尼控制器设计过程中,首先建立空气悬架系统及半主动阻尼悬架系统的动力学模型,求解悬架系统车身运动误差方程并采用滑模变结构系统控制方法设计阻尼控制器,针对普通滑模变结构控制在切换控制部分产生的控制信号抖振问题,采用RBF(Radial basis function)神经网络取代其切换控制部分实现悬架阻尼的连续稳定控制。在车身高度控制器设计过程中,考虑到空气弹簧充放气系统存在时滞、过充、过放以及振荡等不良现象,对此提出双闭环控制策略。外环采用滑模变结构控制方法追踪车高误差计算充放气系统需求控制量;内环采用神经网络PID算法对高度执行系统的控制信号进行精度调整。为避免阻尼及车高调节中控制参量的耦合对系统建模和控制策略的影响,利用Stateflow建模方法对两种功能模式的切换控制进行图形化建模,通过设定符合各类工况模式下的逻辑切换规则,以实现两控制器的协调稳定工作。最后在Matlab/Simulink中建立了悬架阻尼及车身高度调节的控制系统模型并进行仿真实验,利用Stateflow控制模型对设定的功能模式切换系统进行状态转移仿真实验。由仿真结果可知,在阻尼控制中悬架系统各性能指标在时、频域分析中均得到有效改善,在车高调节中保证控制系统可靠性的同时提高了控制精度,状态流切换控制系统实现了各功能模式间的协调稳定切换,有效解决各控制部分间状态参量的耦合问题,验证了所设计的控制方法可充分发挥空气悬架系统的作用并有效提升车辆的综合性能。
陈无畏, 王启瑞, 朱婉玲[5]2003年在《基于遗传算法和H_∞控制的悬架系统集成设计》文中研究表明现代设计思想的发展使人们不再满足于只在已有的系统或结构不符合性能要求时设计控制器 ,而是在设计系统或结构的同时 ,考虑它们与控制器的集成优化设计问题。针对传统半主动悬架先设计其机械结构参数后设计控制器 ,易造成系统失去全局最优性能的特点 ,提出了一种基于遗传算法和 H∞ 控制的集成设计半主动悬架机械结构参数和控制参数的方法。理论分析、仿真计算和试验结果均表明 :此方法与传统优化设计方法相比 ,对降低汽车振动、提高汽车行驶平顺性和安全性具有较好的效果。
张荣成[6]2007年在《基于半车模型的汽车防抱死制动系统与主动悬架系统的集成控制研究》文中指出汽车制动过程中，悬架系统与制动系统之间存在着相互耦合作用，这会影响车辆的行驶平顺性、乘坐舒适性和制动安全性，整车性能的提高需要对这两个系统进行集成控制。本文以半车模型为研究对象，建立了主动悬架系统(Active Suspension System，ASS)和防抱死制动系统(Anti-lock Braking System，ABS)的数学模型，并在此基础上对主动悬架系统设计了线性二次型高斯(LQG)最优控制器、对防抱死制动系统设计了基于指数趋近率方法的滑模变结构(SMC)控制器。通过分析ABS与ASS之间的相互联系，提出了一种基于补偿作用的集成控制策略，即在对两系统进行单独控制的基础上，设计集成系统的补偿器来消除耦合作用造成对子控制系统的影响。通过在Matlab/Simulink下对集成控制系统进行仿真，并与在不加补偿器时对这两个系统的联合控制系统进行仿真对比可知，采用这种集成控制策略，不仅可提高汽车的制动性能，悬架性能也能得到较好的改善。基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation，面向仪器系统的PCI)硬件系统，在Labview图形化开发环境下，实现了防抱死制动系统的逻辑门限值控制算法的编程，并在昌河Ideal车上进行了道路试验。试验结果表明，使用图形化开发工具，能方便地进行信号采集、信息通信及控制算法的实现，对后续的底盘集成控制系统的开发具有指导性意义。
张海龙[7]2016年在《新型磁流变悬架非线性振动控制关键技术研究》文中认为磁流变液(Magneto-rheological fluid, MRF)作为一种新型智能材料,在外磁场作用下能够在低粘度的牛顿液体与高粘度的Bingham流体之间可逆切换,基于MRF的磁流变阻尼器(MR damper, MRD)具有输出阻尼力连续可调、响应快及能耗低等优点,在半主动结构振动控制领域具有广泛的应用前景。然而,MRF内部固有的磁链、晶格位错运动与塑性滑移,使得MRD产生的阻尼力表现出严重的滞环特性,从而导致应用MRD的工程系统极易出现分岔与混沌响应等复杂的非线性动力学行为,在新型MR悬架系统中尤为突出。目前,关于整车MR悬架系统的解耦及滞环非线性控制尚未取得突破性进展,是国内外学者广泛关注的热点课题。本学位论文在2项国家自然科学基金资助下,旨在建立新型MR悬架半主动控制研究的系统理论体系,具体的创新研究内容如下：1.基于MRD通用阻尼力-行程速度(F-v)滞环模型,提出了驱动电流与滞环因子分离的修正的Boucwen F-v模型。该模型与现有的MRD F-v模型相比,由于驱动电流与外激励特性分离,可进行逆模型计算,因此易于在MRD控制领域应用。开展台架振动试验进行模型参数辨识,对比实验数据与仿真结果表明提出的修正的Boucwen F-v模型能够准确地描述MRD的滞环特性与阻尼力输出外特性。2.针对二自由度(2 degree-of-freedom,2-DoF) 1/4 MR悬架子系统,提出了系统的基于混沌理论的非线性动力学特性分析方法。分别在MRD被动与典型半主动控制方式下,根据系统平衡点稳定性分析预测系统可能出现的混沌运动,采用双参数相平面图描述了外部谐波激励下的全局非线性特性,进一步采用系统分岔图、Lyapunov指数谱、相轨迹及输出响应功率谱密度全面地揭示了MR悬架系统的非线性振动特性,包括倍周期分岔、切分岔、鞍结分岔等动力学演变过程,为进一步研究MR悬架系统混沌控制奠定了理论基础。3.针对2-DoF 1/4 MR悬架子系统的混沌振动控制,提出了以车辆悬架系统理想状态为参考的新型滑模变结构控制策略。结合传统PID控制策略,实现了MR悬架系统动力学响应对滑模参考面的快速跟踪,与现有的线性反馈控制、力追踪控制等控制方法相比,其具有物理意义明确、响应速度快、工程易实现等优点。在自研的MR悬架系统硬件在环(HIL)实验平台上进行一系列试验研究,结果证明了所提出控制器设计的有效性,能够将MR悬架系统出现的混沌振动抑制在稳定的周期轨道,并提升系统的隔振性能。4.针对7-DoF整车MR悬架系统的控制复杂性,因其包含四组2-DoF 1/4 MR悬架子系统,提出了一种新的整车MR悬架系统结构解耦方法。推导出四组MR悬架子系统之间的耦合阻尼力解析表达式,应用提出的双可控阻尼器半主动悬架结构,对耦合阻尼力进行抵消抑制,实现了各子系统间结构解耦,进一步应用提出的新型滑模变结构控制,对解耦后等效的四组MR悬架子系统进行独立半主动控制。在谐波激励、平滑脉冲激励以及实测路面谱激励下,系统地分析了解耦半主动MR悬架系统的综合性能,进一步开展HIL试验研究,结果表明：整车MR悬架系统在解耦后,能实现四组MR悬架子悬架的各自独立半主动控制,极大地降低了整车MR悬架系统半主动控制器设计的复杂性,并有效改善车辆悬架系统驾乘舒适性、操控稳定性等综合悬架性能。
刘辉[8]2013年在《汽车目标横摆力矩控制系统与半主动悬架的联合控制研究》文中提出近年来，随着人们对汽车操纵稳定性、乘坐舒适性以及安全性等性能要求的逐步提高，以往仅通过控制汽车某一子系统以实现整车局部性能的优化已经不能满足当今汽车行业快速发展的要求，基于汽车底盘一体化的控制研究由于能够显着改善车辆综合性能，因此将会是今后一段时间内的重点研究方向。目标横摆力矩控制系统通过主动分配左右车轮驱动力矩从而提高汽车在转向时的操纵稳定性，改善车辆转向性能与侧向稳定性。同时，半主动悬架系统以其阻尼可调的特点从而优化汽车在不平路面上行驶时的行驶平顺性与乘坐舒适性。本文以上述两系统为研究对象，通过两者的联合控制实现四轮驱动汽车综合性能的提高。本文的主要研究内容如下：①分析了由叁联齿轮和行星排组成的目标横摆力矩控制系统的扭矩分配特性。建立了考虑轮胎垂直载荷变化的车辆线性动力学模型与轮胎侧向动力学非线性特性的车辆非线性动力学模型。在确定车辆动力学总体结构的基础上，建立了四轮驱动汽车整车动力学模型，包括驾驶员模型、发动机模型、传动系统模型、车轮滚动模型和H.B.Pacejka轮胎模型、半主动悬架模型以及辅助计算模块。②研究了基于线性二自由度模型的目标横摆角速度与目标质心侧偏角计算方法。分析了滑模变结构控制基本原理，设计了基于滑模变结构控制算法的目标横摆力矩控制系统，提出了基于汽车侧向稳定性响应识别的车轮驱动力矩分配控制策略。确定了四轮驱动汽车半主动悬架系统的控制器结构，设计了基于双模糊控制器的半主动悬架控制系统。③基于Matlab/Simulink开发工具搭建了基于目标横摆力矩控制与半主动悬架联合控制的整车仿真平台，并在随机路面工况、阶跃转向工况和分离路面转向工况下进行了性能仿真分析，结果表明：采用本文所设计的基于目标横摆力矩控制的轮间驱动力矩分配控制策略能够根据车辆运行状态主动分配左右车轮驱动力矩，提高了车辆的转向性能和侧向稳定性；同时基于双模糊控制器的半主动悬架系统降低了汽车在不平路面上的车身振动加速度以及悬架动挠度，改善了汽车的行驶平顺性与乘坐舒适性；两子系统之间的联合控制在保证汽车动力性的前提下有效提高了车辆综合性能。
宋宜亮[9]2007年在《车辆主动悬架系统与防抱制动系统集成控制优化设计》文中研究说明电子技术和控制理论在车辆上的应用，大大改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性等。但是，这些控制系统大多是针对车辆的某一性能指标设计的，而整车性能的改善需要车辆各系统的协调工作。本文首先根据车辆动力学基本原理，建立了车辆主动悬架系统和防抱制动系统的动力学模型；然后分别以这两个系统为研究对象，建立主动悬架系统的最优控制模型和防抱制动系统的模糊控制模型；接着设计了协调两系统影响关系的协调控制器，对主动悬架系统和防抱制动系统进行集成控制。在车辆设计过程中，机械结构和控制结构之间存在着相互影响关系，有必要同时考虑机械参数的选取和控制系统的设计，在集成控制的基础上，采用微粒群算法，对主动悬架系统和防抱制动系统进行了集成优化设计。集成控制优化仿真结果表明：主动悬架与防抱制动系统经过集成控制与优化后，车辆的行驶平顺性和操纵稳定性等综合性能得到了明显改善。
秦也辰[10]2016年在《基于路面识别的车辆半主动悬架控制研究》文中研究表明可控悬架系统的概念在近四十年间得到了广泛的关注。半主动悬架作为可控悬架系统中的重要研究方向,具有功率消耗低、改装难度较小以及平顺性改善程度与主动悬架系统相近的特点,已较多地应用于高端量产乘用车辆中。半主动悬架控制在本质上是动行程约束下以平顺性和操纵稳定性加权组合为目标函数的多目标动态优化问题。针对平顺性与操纵稳定性的本质矛盾,如何选取优化问题中的目标函数成为了当前半主动悬架研究中的难点。本文首先将此难点其归纳为四个问题,之后围绕这些问题,以路面识别为手段,进行了半主动悬架系统控制算法研究,并对四个问题进行了逐一解答。具体研究内容包括:针对半主动悬架系统的性能矛盾问题,选取当前最具有代表性的五种典型算法进行了性能仿真分析。提出了修正的可调阻尼减振器延时模型,对不同延时下半主动控制算法性能进行了综合分析,根据半主动悬架系统中乘坐舒适性与操纵稳定性两者间的矛盾,提出了基于路面识别的车辆半主动悬架控制这一控制方法。针对路面识别问题,考虑到当前路面识别方法中依赖系统模型以及响应信息利用率不足的问题,提出了基于悬架系统响应的时域以及统计特征两类全新的路面识别方法。其中时域识别方法将路面识别创新性地转化为逆向模型识别问题,通过系统辨识的方式实现路面输入的高精度识别,进而针对信号噪声问题,提出了ANFIS-GMDH建模方法,提升了染噪系统识别精度。路面统计特征识别方法基于不同激励产生响应的时频差异进行,并分别通过仿真以及台架实验的方式进行了算法验证。所提出的路面识别方法为半主动悬架控制施加提供了基础。针对如何将路面信息与车辆半主动悬架控制相结合这一问题,提出了基于路面统计特征的混合悬架控制以及基于路面时域信息的模型预测控制两种控制方法。根据路面统计特征,将车辆性能转化为以控制参数为自变量的解析表达式,采用NSGA-II算法对此多目标优化问题(MOOP)进行求解,实现了基于路面统计特征信息的车辆半主动悬架混合控制,解决了混合控制参数选取的问题;根据路面时域信息,采用混杂模型预测控制(Hybrid MPC)实现了四分之一车辆以及半车轴距预瞄控制,解决了半主动悬架中状态以及输出力约束问题。实现了路面识别与半主动悬架系统性能目标函数选取的有机结合。
参考文献：
[1]. 汽车半主动悬架系统结构/控制集成优化研究[D]. 朱婉玲. 合肥工业大学. 2002
[2]. 基于输出反馈的汽车电动助力转向与主动悬架系统集成控制研究[D]. 刘立强. 合肥工业大学. 2005
[3]. 基于悬架系统的车辆动力学控制仿真研究[D]. 付振. 浙江大学. 2010
[4]. 汽车电控半主动空气悬架控制方法研究[D]. 李彦阳. 长春工业大学. 2018
[5]. 基于遗传算法和H_∞控制的悬架系统集成设计[J]. 陈无畏, 王启瑞, 朱婉玲. 振动工程学报. 2003
[6]. 基于半车模型的汽车防抱死制动系统与主动悬架系统的集成控制研究[D]. 张荣成. 合肥工业大学. 2007
[7]. 新型磁流变悬架非线性振动控制关键技术研究[D]. 张海龙. 南京师范大学. 2016
[8]. 汽车目标横摆力矩控制系统与半主动悬架的联合控制研究[D]. 刘辉. 重庆大学. 2013
[9]. 车辆主动悬架系统与防抱制动系统集成控制优化设计[D]. 宋宜亮. 合肥工业大学. 2007
[10]. 基于路面识别的车辆半主动悬架控制研究[D]. 秦也辰. 北京理工大学. 2016
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