磁流变半主动悬架变论域模糊控制研究

在ADAMS/CAR中建立了基于磁流变减振器的整车多刚体动力学模型,将变论域模糊理论应用于磁流变半主动悬架控制,设计了一种改进的变论域模糊控制器,并在Matlab/Simulink中建立了控制子系统.以脉冲路面和随机路面作为输入,进行了不同车速工况的ADAMS-Matlab整车联合仿真,对被动悬架、变论域模糊控制及传统模糊控制磁流变半主动悬架的减振效果进行了比较分析,并进行了实车台架试验验证.分析结果表明,采用所设计的变论域模糊控制策略的控制效果要优于传统的模糊控制策略,磁流变半主动悬架可有效改善汽车行驶的平顺性和舒适性.     

基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架和电动助力转向系统协调控制

设计、研制了磁流变阻尼器,建立了磁流变阻尼器和包含汽车半主动悬架系统与EPS电动助力转向系统的整车动力学模型.针对基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架系统,设计了4个独立的模糊控制器;针对EPS电动助力转向系统,设计了鲁棒控制器.以汽车运动状态为依据,以整车性能优化为目标设计了协调控制器.仿真结果表明:协调控制不仅能实现快速的助力转向,抑制车身横摆运动,而且能及时调节车身姿态变化,同时提高汽车平顺性和操纵稳定性.协调控制效果明显优于两个子系统的单独控制.     

电流变智能半主动悬架的模糊滑模控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架系统设计一种输出反馈模糊滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面矩阵,以滑模变量及其导数作为模糊控制器的输入,以控制力作为输出设计模糊滑模控制器,利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压连续变化的特性来降低隔振质量的振动。仿真分析了多种激励信号下隔振质量的响应。仿真结果表明：与无控制作用的最优被动阻尼和电流变液阻尼器最大阻尼相比,模糊滑模控制下的半主动悬架系统的隔振效果最好。     

新型半主动整星隔振平台及其模糊最优控制研究

为降低卫星在发射过程中受到的动态载荷,提出一种采用磁流变阻尼器的新型半主动整星隔振平台。建立隔振平台的动力学模型和柔性卫星隔振系统总体的动力学模型。将LQG最优控制和模糊控制技术相结合应用于半主动整星隔振系统,以卫星振动响应能量和作动器输入能量的加权和最小作为最优控制目标来确定最优控制力,并采用预测状态法进行时滞补偿。以最优控制力和磁流变阻尼器的实际出力作为输入变量,以磁流变阻尼器的控制电流作为输出变量设计模糊最优控制器。仿真分析结果表明:新型半主动整星隔振系统采用模糊最优控制时,在卫星轴向和横向方向上都可取得良好的振动控制效果,并且控制效果明显优于被动控制和限幅最优控制。     

基于半车解耦的半主动悬架模糊滑模控制

为提高车辆的舒适度,提出基于半车解耦模型的半主动座椅悬架的模糊滑模控制。建立并分析半车悬架系统的动力学模型,通过将其等效变换为两组标准的动力学方程,实现把半车悬架系统解耦成四分之一车悬架系统。基于解耦后的四分之一车悬架系统对含四分之一车的座椅悬架设计模糊滑模控制策略:把天棚阻尼系统作为参考模型,将实际被控系统和参考模型间的动态误差引入到滑动模态中,通过切换函数及其导数的模糊化处理,来抑制滑动模态中抖振现象。并通过比较磁流变阻尼器输出力和模糊滑模控制器(Fuzzy Sliding Mode Controller)解出的期望力的差值,来确定提供给磁流变阻尼器的电压。最后通过与PID、滑模(Sliding Mode Controller)和被动悬架仿真结果的对比,验证该方法对半车座椅悬架系统减振效果具有明显的改善作用。提出的控制方法对于半主动悬架的实际控制具有参考价值。     

车辆磁流变座椅悬架的模糊自适应整定PID控制

构建磁流变半主动座椅悬架系统。针对此系统建立了人体-座椅的五自由度动力学模型,其中磁流变阻尼器采用改进的Bouc-Wen模型。设计模糊自适应整定PID控制器,根据实时加速度信号在线整定PID参数,达到最优减振效果。用MATLAB／SIMULINK建立系统的仿真模型。仿真结果表明,该控制器能有效地改善座椅的减振效果。     

汽车半主动磁流变悬架的自适应双模糊控制方法

为了减小汽车俯仰角、提高汽车平顺性,以磁流变减振器为控制对象,提出了自适应双模糊控制的半主动悬架系统。在实验室实际测试基础上,建立了磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型和基于该磁流变减振器的半车四自由度汽车半主动悬架数学模型。分别以车身质心速度、俯仰角速度及其偏差变化率作为模糊控制器输入,设计了自适应双模糊控制器,实现了车辆半主动悬架的自适应模糊控制。利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,获得车身加速度、悬架动行程及车轮动载荷的时域响应特性,并对仿真结果进行了对比分析。结果表明,自适应模糊控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对路面破坏小,并对运行工况有一定的适应性。     

磁流变车辆悬架系统的混沌振动分析

针对双自由度1/4车辆模型,采用磁流变阻尼器(MRD)的滞环阻尼力-速度(F-v)模型,建立磁流变(MR)悬架系统的动力学方程。分别研究了系统在简谐路面作用下随激励频率、激励幅值的分岔特性,并利用相平面图、Poincaré截面和功率谱等详细描述了通向混沌振动的路径。同时,结合MR悬架系统半主动控制原理,进一步探讨了悬架系统在低频段和中频段内对控制电流的敏感性。研究结果表明:MR悬架系统运动状态易受到路面激励频率和幅值的影响,但对MRD控制电流的变化并不敏感,可以通过完善控制器设计来有效抑制MR悬架系统混沌振动的发生。     

大跨度拱桥磁流变阻尼器减震控制

对拱桥这种大型结构在地震激励作用下实施减震控制是提高结构安全性的重要途径。为实现磁流变阻尼器在拱桥振动控制中的应用，提出在拱桥上设置磁流变阻尼器的减震控制方案。以改进的现象模型作为磁流变阻尼器的计算模型，采用LQG控制器一基于Sign函数的半主动控制算法，建立拱桥结构一磁流变阻尼器控制系统。最后，建立一平面拱桥模型，对该拱桥采用磁流变阻尼器进行减震控制分析。仿真分析结果表明通过合理地设计控制策略，拱桥磁流变阻尼嚣半主动控制可使拱桥地震反应取得良好的减震效果，而且半主动控制效果明显优于被动控制。     

具有非线性时滞的汽车磁流变悬架系统自适应模糊滑模控制

针对磁流变悬架系统执行器件非线性及其时滞的不确定性,本文提出采用基于自适应模糊逻辑的滑模控制策略。首先基于磁流变减振器试验测试数据建立了能精确描述执行器非线性动力学行为的控制模型,进而建立了具有不确定时滞的磁流变减振器控制模型;基于建立的1/4半主动悬架动力学模型,设计了自适应模糊滑模控制器;作为比较,基于1/4车辆悬架模型还设计了简单滑模控制器;最后进行了仿真分析和道路试验。试验结果表明,基于自适应模糊滑模控制能消除减振器强非线性和不确定时滞的影响,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于简单滑模控制。     

磁流变阻尼器座椅悬架的LMS自适应控制研究

为了提高磁流变座椅悬架控制系统的实时性、高效性、简洁性,减小车辆座椅悬架的振动,选用LMS自适应控制算法,将阻尼器的模型与控制算法相结合,并增加道路谱下的实验验证.先对座椅用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,并在此基础上建立阻尼器的双曲正切模型,建立简化的座椅悬架单自由度系统模型,在阻尼器模型的基础上设计了适合磁流变阻尼器座椅悬架的LMS自适应控制算法,并在道路谱下进行了仿真与实验.结果表明,采用LMS自适应控制后的磁流变阻尼器半主动悬架系统相对于被动悬架,仿真时座椅加权加速度均方根值减小35.7%,实验时座椅加权加速度均方根值减小32.8%,算法可有效抑制悬架振动,且控制过程简单,具有较好的实际应用价值.     

磁流变减振器半主动悬架减振特性分析

在分析一种单筒充气式磁流变减振器阻尼力模型的基础上,建立基于该磁流变减振器的1/4车辆半主动悬架的数学模型;基于模糊控制理论设计出半主动悬架模糊控制系统,并利用Simulink对系统不同工况下的工作性能进行仿真和分析。结果表明:采用模糊控制的磁流变减振器半主动悬架能有效地控制车身加速度和悬架动扰度。     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动相对控制

以磁流变阻尼器作为汽车悬架的阻尼器,采用一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,分析比较了线性相对控制,非线性相对控制和基于相对控制的改进的次最优控制在汽车悬架半主动控制中的控制效果.研究结果表明,非线性相对控制的控制效果较单纯的线性相对控制要好,而基于相对控制的次最优控制在总体控制效果上要优于其它两种控制,证实了磁流变阻尼器应用于汽车半主动相对控制的可行性及优越性.     

基以于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究——建模与直接自适应控制

利用磁流变液体的特点，采用磁流变阻尼器实现车辆悬架减振系统的半主动控制，由于磁流变液体的滞回特性及其在固液态之间的转换引起半主动悬架系统强烈和非线特性，为此，设计了神经网络直接自适应控制，仿真表明，由磁流变阻尼器和神经网络相结合实现的车辆悬架半主动控制系统能够较好地提高车辆的行驶平顺性。     

磁流变阻尼器建模及在座椅减振中应用

车辆座椅系统对汽车平顺性以及驾乘人员的舒适性有着重要影响,磁流变阻尼器阻尼可控的特点可有效降低车辆在行驶过程中的振动。对座椅用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,使用遗传算法对阻尼器的Bouc-Wen模型进行参数识别。通过分析单自由度座椅系统的受力情况,建立车辆座椅悬架系统单自由度动力学模型,设计出用于座椅磁流变半主动悬架的开关天棚半主动控制策略并进行仿真。结果表明:使用遗传算法识别的参数及辨识出的模型均能满足要求。采用磁流变半主动座椅悬架后,相对于被动座椅悬架,座椅加速度峰值降低17.4%,座椅加速度均方根值减少13.1%,平顺性有明显的提高。     

变速磁流变半主动悬架车辆与随机路面系统的模糊振动控制

建立半主动悬架车辆和随机路面系统模型,在采用磁流变减振器的基础上,应用模糊逻辑控制理论,进行车辆半主动悬架模糊控制器的设计,获得在模糊控制理论下可调阻尼力随时间变化的关系,应用simulink编制车路模型的仿真程序,研究在模糊控制算法下的匀变速行驶车辆路面系统平顺性问题。计算结果表明,与被动悬架的车辆相比,模糊控制的磁流变半主动悬架车辆可以改善行驶平顺性,同时还可减少车对路面的作用力,这对于车路系统是有利的,对于深入分析路面结构动力响应也具有重要的参考价值。     

磁流变阻尼器模型及悬架半主动控制研究

分析了磁流变阻尼器的多项式模型,并将其应用于汽车悬架的半主动控制.作为比较,对两种被动控制和一种半主动控制策略进行研究.1/4车辆模型在C级路面激励下的数值仿真结果表明,基于多项式模型磁流变阻尼器的半主动控制较被动控制有明显效果,且多项式模型对磁流变阻尼器的阻尼力描述准确,涉及参数简单,易于适时调整,因此具有良好的应用前景.     

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。     

基于磁流变阻尼器的结构模糊半主动控制实验研究

基于磁流变阻尼器的结构半主动控制兼有被动和主动控制的优点,近年来受到了广泛的关注,但设计与之相适应的控制系统仍是一项具有挑战性的工作。本文针对多输入多输出结构-阻尼器系统,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法。由遗传算法自适应优化生成模糊控制规则,建立从加速度响应到磁流变阻尼器控制电压之间的关系,对结构进行半主动控制。通过两个结构振动控制实验,证明了该方法的有效性。     

基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制

针对磁流变悬架的非线性以及动力学模型的不确定性,提出一种基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架整车模糊控制策略。首先建立了基于磁流变减振器的整车动力学模型,并将车辆的振动控制分解垂向振动、俯仰、侧倾三个基本任务设计模糊控制器,进而设计了隶属函数和模糊控制规则;接着引入混合田口遗传算法实现对模糊控制器的隶属函数和模糊控制规则同时优化;最后进行实车道路试验来验证控制策略的有效性。试验结果表明,基于混合田口遗传算法的模糊控制能够降低确定路面激励下车身加速度峰峰值,降低随机路面激励下的加速度均方根值,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于优化前的模糊控制策略。