自适应模糊控制在磁流变半主动悬架中的应用

设计了一种应用于磁流变半主动悬架的自适应模糊控制器,该控制器利用神经网络训练模糊控制规则与隶属度函数,实现了神经网络与模糊控制的优势互补。为了综合反映汽车的侧倾和俯仰性能,建立了七自由度的半主动悬架非线性动力学模型和四轮随机路面模型,采用改进型BoucWen模型模拟磁流变阻尼器。同时为了验证控制器的稳定性,加入制动模块与转向模块,可以更加真实的反映汽车的行驶路况。仿真结果表明:神经模糊控制方法能够减小悬架的动位移、车身的垂直加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度,提高汽车的舒适性和安全性,改善幅度高于利用隔代遗传算法优化的分数阶PID控制器控制的半主动悬架。     

一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究

研制了一种新型的磁流变阻尼器 ,进行了阻尼器的阻尼特性试验。在性能试验的基础上 ,提出了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性滞回模型。采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制 ,提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案 ,给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果 ,可以有效地提高车辆的乘坐舒适性 ,具有良好的应用前景。     

新型磁流变-剪切增稠阻尼器的力学模型及试验研究

针对阻尼器的主被动控制特性的需求,利用磁流变剪切增稠协同效应的流变机理,提出并设计磁流变-剪切增稠阻尼器。试验制备磁流变-剪切增稠流体,测试其流变特性,并基于Cross模型与LM算法建立其表观黏度模型。通过磁场磁路的仿真优化,设计并研制新型双出杆磁流变-剪切增稠阻尼器。结合上述研究,建立该阻尼器的力学模型,并对其阻尼力进行动态性能测试。测试结果表明,阻尼器在110m T磁场的主动控制下,提升34.3%阻尼力峰值;随着振荡频率增加,可以提升至少64.2%的阻尼力。同时,验证了阻尼特性力学模型预测的有效性,最大误差为8.9%。     

高速机车悬架系统磁流变阻尼器试验建模与半主动控制

针对磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统,设计并制作了一个剪切阀式磁流变阻尼器,在液压伺服试验机上对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了试验研究;提出了一种修正的Bouc-Wen模型,并用优化方法确定了模型的参数:建立了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统模型,运用中心流形定理分析了半主动悬架系统的稳定性;提出了一种半主动控制策略,仿真验证了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统的有效性。     

车辆磁流变半主动悬架滑模变结构优化控制

对悬架系统所用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,利用Levenberg-Marquardt优化算法对磁流变可调Sigmoid模型进行参数辨识,运用最小二乘法对辨识的参数进行拟合;基于天棚阻尼系统,设计了四分之一车辆悬架系统滑模控制器;采用极点配置法确定切换面参数,使用饱和函数代替符号函数,缓解滑模控制系统抖振问题,运用模糊控制、RBF神经网络对半主动悬架滑模控制器进行优化;以随机路面激励作为输入,分别对模糊控制、RBF神经网络优化的滑模控制器半主动悬架进行仿真分析.仿真结果表明:该优化算法辨识的可调Sigmoid模型具有良好的控制性能,利用该模型可实现对阻尼力的准确控制,所设计的RBF优化滑模控制器具有比模糊滑模控制器更优异的性能.     

汽车磁流变智能阻尼悬架系统的半主动控制研究

随着经济的快速发展,人们生活水平极大提高,汽车已经成为人们基本的代步工具,人们对于汽车安全性提出了更高的要求,悬架是汽车性能的关键部分,根据路面情况跟运行状态,改善控制的智能悬架来提高汽车安全性。为了改善汽车的舒适和安全行驶,提出汽车磁流半主动悬架控制方案,设计磁流减振器工作模式,改善力学特征,建立磁流变减振器模型,建立带磁流变展器模型,参数表基于控制理论,设置新型控制理论,以磁流变检测,变减震器改善控制技术,使悬架系统振动性能得到了很好的控制。     

一种汽车磁流变半主动悬架的研制

为了改善车辆平顺性和行驶安全性,设计了一种基于单出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,试制了磁流变减振器样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,设计了半主动悬架天棚控制器、地棚控制器和LQG控制器,进行了不同控制策略的对比仿真分析,开发了磁流变半主动悬架试验测试系统,开展了该磁流变半主动悬架的LQG控制台架试验测试。结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,能够最大限度地发挥振动衰减功能。与被动悬架相比,在4Hz和5Hz正弦激励下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度分别降低15.80%和23.36%,在随机路面激励下簧载质量加速度降低19.46%。     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

基于磁流变阻尼器多项式逆模型的半主动悬架混合H2／H∞鲁棒控制研究

利用多项式模型模拟磁流变阻尼器的环滞特性,根据多项式模型推导了磁流变阻尼器的逆模型。利用混合H2／H∞鲁棒控制算法得到悬架系统所需要的目标阻尼力。将混合H2／H∞鲁棒控制算法和磁流变阻尼器的逆模型接合起来,提出了磁流变阻尼器半主动悬架系统的开环控制策略,并且成功地应用于半主动悬架控制中。     

基于UM的磁流变阻尼器模糊控制

运用模糊控制方法设计了基于车体加速度和车体加速度变化率的模糊控制器,利用磁流变阻尼器模型将车体产生的电流转换为阻尼力。运用MATLAB/Fuzzy Toolbox+UM软件建立了磁流变阻尼半主动悬架仿真系统,通过数值仿真分析比较了列车在相同输入条件下基于磁流变阻尼器模糊控制与被动悬挂控制的时间响应特性。仿真结果表明:采用基于磁流变阻尼器的模糊控制方法,阻尼器实际阻尼力能有效跟踪控制系统的期望阻尼力,从而提高动车的平稳性、安全性。相对于被动悬挂,基于磁流变阻尼器的模糊控制系统能够有效减小车体振动,脱轨系数平均改善率为32.04%,轮重减载率平均改善率为46.45%;车体中部的横向振动加速度最大值改善率最高;横向Sperling指数在车体前端改善率较高,为11.05%。     

基于模糊PID算法的汽车半主动悬架振动控制

选择了某微型汽车悬架的磁流变减震器为研究对象,运用汽车动力学理论建立了1/4汽车半主动悬架控制系统动力学模型,基于模糊PID控制算法设计了模糊PID控制器.车辆在不同路面输入谱和不同行驶速度下,以悬架的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷3个基本参数来表征磁流变半主动悬架系统的振动特性,运用Matlab/Simulink软件对该悬架系统进行仿真研究,仿真结果表明,当汽车在不同等级的路面上行驶时,随着车速的提高,采用模糊PID控制半主动悬架汽车的簧载质量加速度和悬架动挠度的幅值相对于被动悬架均明显减小,表现出了良好的控制效果.轮胎动载荷与被动悬架的幅度大体相当,偶尔还比被动悬架幅值高,但综合来看,模糊PID控制器能更好地减小汽车振动,进一步提高汽车的乘坐舒适性.结果同时也说明了模糊PID控制具有很好的鲁棒性.采用磁流变减振器的半主动悬架系统有效地改善了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性.     

基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统半主动控制

将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统中,研究了磁流变阻尼器在不同电流下的力学特性和耗能特性。建立了履带车辆二自由度车体振动模型,提出了基于线性二次型(LQR)最优控制理论的半主动控制算法。对典型沙土路面激励下履带车辆悬挂系统的半主动控制效果进行了仿真,与被动及开关控制的减振效果进行比较,得出了车体振动加速度、线位移、角加速度和角位移的响应曲线。结果表明,该控制算法对基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统有着很好的控制效果。     

基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制

在建立铁道车辆柔刚体系统垂直动力学模型的基础上,应用独立模态空间控制理论和最优控制理论,对影响车辆垂直运行平稳性的车体低阶弯曲结构振动和浮沉、点头等刚体振动进行控制。根据铁道车辆悬挂系统的特点,提出采用磁流变阻尼器作为作动器,以降低车体垂直加速度进而改善运行平稳性为目标的半主动控制策略,来实现在性能改善和能量消耗之间的协调,在ADAMS和Matlab/Simulink?环境下,应用机械系统和控制系统联合仿真技术,对采用半主动控制策略的整车性能进行仿真研究。仿真结果显示该半主动控制策略能较好地抑制车体第一阶弯曲模态的结构振动,并可改善车辆运行平稳性,针对铁道车辆系统的磁流变阻尼器在设计上是可行的。     

自适应磁流变悬架半主动控制研究

针对目前应用于汽车悬架系统的磁流变减振器工作时需要外部电源和控制设备的问题,设计了一种新型磁流变减振器,该减振器在无需外部电源和控制设备的条件下实现了对振动的自适应控制。研究了该减振器的结构特征和电能收集理论模型,并进行了模拟仿真。利用该减振器构建了无需外部电源和控制设备的汽车自适应磁流变悬架半主动控制系统,在1/4悬架实验台上进行了实验研究,实验结果表明,该控制系统是可行的,明显提高了汽车行驶的平顺性。     

Semi-active Sliding Mode Control of Vehicle Suspension with Magneto-rheological Damper

The vehicle semi-active suspension with magneto-rheological damper(MRD) has been a hot topic since this decade, in which the robust control synthesis considering load variation is a challenging task. In this paper, a new semi-active controller based upon the inverse model and sliding mode control(SMC) strategies is proposed for the quarter-vehicle suspension with the magneto-rheological(MR) damper, wherein an ideal skyhook suspension is employed as the control reference model and the vehicle sprung mass is considered as an uncertain parameter. According to the asymptotical stability of SMC, the dynamic errors between the plant and reference systems are used to derive the control damping force acquired by the MR quarter-vehicle suspension system. The proposed modified Bouc-wen hysteretic force-velocity(F-v) model and its inverse model of MR damper, as well as the proposed continuous modulation(CM) filtering algorithm without phase shift are employed to convert the control damping force into the direct drive current of the MR damper. Moreover, the proposed semi-active sliding mode controller(SSMC)-based MR quarter-vehicle suspension is systematically evaluated through comparing the time and frequency domain responses of the sprung and unsprung mass displacement accelerations, suspension travel and the tire dynamic force with those of the passive quarter-vehicle suspension, under three kinds of varied amplitude harmonic, rounded pulse and real-road measured random excitations. The evaluation results illustrate that the proposed SSMC can greatly suppress the vehicle suspension vibration due to uncertainty of the load, and thus improve the ride comfort and handling safety. The study establishes a solid theoretical foundation as the universal control scheme for the adaptive semi-active control of the MR full-vehicle suspension decoupled into four MR quarter-vehicle sub-suspension systems.     

改进粒子群算法在LQR半主动悬架的应用

针对车辆半主动悬架LQR控制中Q矩阵和R矩阵往往由经验取值的问题,提出一种基于改进粒子群算法的LQR控制方法。该算法采用随机惯性权重代替了传统粒子群算法的固定惯性权重,提高了求解精度和效率,得到了更加具有适应性的LQR控制矩阵系数。为验证此方法的有效性,基于天棚阻尼模型建立1/4车被动悬架模型和半主动悬架模型,利用线性二次最优控制建立LQR控制器,并利用优化算法得到新的控制矩阵。通过仿真对比被动悬架、LQR控制的LQR半主动悬架、改进粒子群算法优化后的优化LQR悬架的各项性能参数,发现优化LQR悬架在悬架动挠度没有受到影响的前提下,使车辆的垂向加速度和轮胎动载荷得到有效降低,提高了车辆的行驶平顺性和操纵安全性。     

MRD模型参数识别及其在振动控制中的应用

为了识别磁流变阻尼器(MRD)Bouc-Wen模型中的未知参数,提高半主动控制中的参数通用性,提出一种逐渐缩小参数取值范围的遗传算法(GA)提高识别精度,并根据参数随电流的变化趋势对其函数关系进行拟合。对MRD Bouc-Wen模型进行了数值仿真设计。除试验数据外,在无其他先验知识的条件下利用遗传算法进行了参数识别,并在建立62个自由度铁道车辆整车模型的基础上进行了悬挂半主动控制系统数值仿真分析,用于验证识别出的Bouc-Wen模型。仿真结果表明,利用遗传算法识别的MRD Bouc-Wen模型进行半主动控制可以有效降低车体横向加速度,提高车辆运行平稳性能。     

Skyhook-based semi-active control of full-vehicle suspension with magneto-rheological dampers

The control study of vehicle semi-active suspension with magneto-rheological (MR) dampers has been attracted much attention internationally. However, a simple, real time and easy implementing semi-active controller has not been proposed for the MR full-vehicle suspension system, and a systematic analysis method has not been established for evaluating the multi-objective suspension performances of MR full-vehicle vertical, pitch and roll motions. For this purpose, according to the 7-degree of freedom (DOF) fullvehicle dynamic system, a generalized 7-DOF MR and passive full-vehicle dynamic model is set up by employing the modified Boucwen hysteretic force-velocity (F-v) model of the MR damper. A semi-active controller is synthesized to realize independent control of the four MR quarter-vehicle sub-suspension systems in the full-vehicle, which is on the basis of the proposed modified skyhook damping scheme of MR quarter-vehicle sub-suspension system. The proposed controller can greatly simplify the controller design complexity of MR full-vehicle suspension and has merits of easy implementation in real application, wherein only absolute velocities of sprung and unsprung masses with reference to the road surface are required to measure in real time when the vehicle is moving. Furthermore, a systematic analysis method is established for evaluating the vertical, pitch and roll motion properties of both MR and passive full-vehicle suspensions in a more realistic road excitation manner, in which the harmonic, rounded pulse and real road measured random signals with delay time are employed as different road excitations inserted on the front and rear two wheels, by considering the distance between front and rear wheels in full-vehicle. The above excitations with different amplitudes are further employed as the road excitations inserted on left and right two wheels for evaluating the roll motion property. The multi-objective suspension performances of ride comfort and handling safety of the proposed MR full-vehicle suspensi     

比例溢流阀式半主动减振器的建模与仿真

采用半主动隔振系统可以有效衰减低频振动,降低振动物体的振动幅值.半主动减振器是半主动悬挂系统中的核心部件.根据流体力学理论和多体力学理论,按照半主动减振器的本构关系,建立了半主动减振器的仿真模型.通过数值仿真的方法研究了半主动减振器的出力特性,给出了半主动减振器的耗能曲线,并分析了影响半主动减振器性能的主要影响因素及其...