基于遗传算法的车辆4自由度主动悬架最优控制研究

文章首先建立车辆4自由度主动悬架系统模型,然后针对悬架系统的控制问题,基于结合遗传算法和最优控制理论,提出悬架系统的最优控制策略。该控制方法利用遗传算法对LQR控制器的加权矩阵Q和R参数进行自适应调整优化,不仅可以避免传统的主动悬架LQR最优控制器设计中存在人为主观因素的问题,还能实现悬架系统的自适应最优控制。仿真实验结果表明,在不同车速和路面等级的行驶工况条件下,相比于传统的LQR控制方法,基于遗传算法优化的LQR控制能提高主动悬架系统的控制性能,使车辆获得更优的乘坐舒适性和操纵稳定性,研究结果为探寻有效的主动悬架控制策略、改善车辆的行驶性能提供了有用的控制方法参考。     

车辆非线性悬架系统时滞瞬时最优控制

以车辆非线性悬架系统为研究对象,采用理论与仿真相结合的方法,研究系统时滞瞬时最优控制动力学特性.首先以立方多项式模型描述非线性特性,建立含控制回路时滞的车辆非线性悬架系统动力学方程;然后通过状态变换处理系统时滞,利用最优控制理论和龙格库塔法设计了时滞瞬时最优控制律;最后通过数值仿真分析了系统在确定性激励下和随机激励下的状态输出响应.结果表明,时滞瞬时最优控制律可以保证系统稳定,优化控制权重矩阵可以获得更好的减振性能,且为研究将时滞作为控制输入参数奠定了基础,为主动减振提供了新思路,具有重要的理论和工程应用价值.     

基于时滞反馈控制的1/4车辆模型乘客减振研究

针对汽车在不平路面行驶时产生的振动会损伤汽车部件和影响乘客舒适性的问题,本文提出一种含时滞反馈控制的主动悬架在四分之一车模型中的减振方法。该悬架模型有三个自由度,由乘客质量、车身质量和簧下质量三部分组成。通过异步学习因子粒子群算法确定时滞控制参数,并将控制参数运用频域扫描法进行稳定性分析,最后建立含时滞反馈控制的主动悬架系统的仿真模型,仿真结果表明：与被动悬架相比,含时滞反馈的控制主动悬架无论在简谐激励还是路面激励下,乘客和车身加速度的均方根值都有明显的降低,具有较好的减振效果。含时滞反馈的控制主动悬架在改善乘坐舒适性和行驶平顺性方面具有优越性。     

车辆悬架系统时滞速度反馈控制

在车辆悬架系统中引入时滞速度反馈控制,采用理论与数值相结合的方法研究控制系统的稳定性和控制特性。首先,建立了含控制输入时滞的悬架系统模型。然后采用多项式判别定理与全时滞稳定性判定定理研究系统的稳定性,获得满足全时滞稳定性的系统结构参数范围,并得到数值结果的验证。最后,在一定的系统固有时滞下,采用遗传算法对结构参数和控制增益进行优化。结果显示,优化后的簧载质量加速度比优化前降低了22.7%,表明时滞速度反馈控制律可以有效改善悬架性能,为悬架结构参数的设计及控制策略的选择提供了理论依据,具有重要的工程应用价值。     

车辆悬架LQR控制器权值优化方法

线性二次型最优控制(LQR)算法是汽车主动悬架控制策略的一种重要方法,其控制性能取决于悬架系统变量的加权系数。权值系数的选取成为LQR控制器设计的难点。针对权值系数没有固定解析方法而无法保证悬架系统达到最优控制性能的问题。提出一种基于遗传算法的权值系数优化方法,以1/4主动悬架的车身垂向加速度、悬架动挠度和轮胎动位移性能指标作为目标函数对LQR控制器的权值系数矩阵进行优化设计。仿真结果表明,与被动悬架控制相比,方法不仅能提高LQR控制器设计效率,而且可以有效提高车辆行驶的平顺性。     

基于多目标遗传算法的主动悬架滑模控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,针对主动悬架的车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷性能冲突,以及考虑参数不确定与外界干扰带来的鲁棒性问题,本文拟采用滑模控制方法对汽车非线性主动悬架进行主动减振控制研究,并结合多目标遗传算法对滑模控制器进行多目标参数优化.首先,根据1/4车辆主动悬架系统模型利用Lyapunov稳定性理论进行滑模控制器设计;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件,结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,为改进滑模控制方法中按经验选取参数时的不足,采用多目标遗传算法对滑模控制器参数进行多目标优化;最后,进行数值仿真模拟.仿真结果表明,采用多目标遗传算法对滑模控制器进行参数优化后显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对汽车非线性主动悬架的减振控制起到了一定的推动作用.     

汽车电动助力转向与主动悬架集成控制及其仿真

文章根据汽车系统动力学原理,建立了汽车电动助力转向和主动悬架集成控制的动力学模型。对PD控制的EPS、最优控制下悬架和集成控制的系统进行了仿真计算。计算结果表明,该模型较好地反映了汽车转向时的实际工况,EPS和主动悬架的集成控制的效果优于单独控制,为系统的集成优化打下了基础。     

9自由度主动悬架平顺性研究

基于汽车系统动力学理论,利用拉格朗日定理,推导设备-车-路耦合的9自由度主动悬架动力学方程,采用滤波白噪音作为左右车轮随机路面不平度激励,根据最优控制原理设计LQR控制器,建立主动悬架控制仿真模型.采用自适应粒子群算法优化加权系数Q,将主动悬架的设备加速度等性能参数均方根值与被动悬架进行对比分析.仿真结果表明:采用自适应粒子群算法优化LQR控制方法,能够显著改善车辆平顺性,保护车载设备可靠性.      

EHA半主动悬架自适应Smith预估时变时滞补偿控制

由于传统Smith预估补偿控制对采用电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)半主动悬架只能进行临界时滞时间的补偿,设计了一种自适应Smith预估时变时滞补偿控制器。通过计算含时滞半主动悬架系统的临界时滞,结合小时滞下悬架系统不会发生失稳的条件,得到了含时滞EHA半主动悬架时滞的时变特性,并验证了该时滞补偿控制器对时变时滞补偿的有效性。利用模糊控制算法求取了含时滞EHA悬架的半主动控制力,并进行了时变时滞补偿。建立了含自适应Smith预估时变时滞补偿控制的EHA半主动悬架仿真模型,并进行了对比仿真分析。结果表明,当时滞为0.05 s和0.1 s时,自适应Smith预估时变时滞补偿控制下的悬架簧载质量加速度和轮胎动载荷的均方根值分别改善了14.6%,5.5%和29.5%,15.5%;相比于传统Smith预估时滞补偿控制,时滞补偿效果分别提高了39.7%,41%和18%,55%.     

含分数阶导数的1/4悬架模型时滞反馈控制研究

针对具有时滞减振主动控制技术的车辆悬架,研究分数阶导数和时滞减振联合控制对车辆悬架系统振动的影响。将含有分数阶导数的时滞反馈控制加入到1/4车辆模型中,运用稳定性切换法对系统的稳定性问题进行分析,得到系统稳定的时滞区间。根据车辆平顺性指标,在频域范围内建立基于振动响应量加权均方根值的优化目标函数。利用粒子群优化算法快速寻优特点获取最优时滞反馈控制参数得到优化控制参数;并对系统在时域下进行振动响应仿真分析。仿真结果表明,在简谐激励和路面随机激励下,分数阶导数和时滞减振主动控制技术联合应用到悬架系统中能取得良好的减振效果,可以较好地减小车身振动,提高车辆的平顺性,为车辆悬架主动控制技术提供理论依据。     

时滞反馈下非线性悬架系统的减振特性研究

针对具有时滞减振主动控制技术的非线性悬架,研究时滞和非线性因素对车辆悬架系统减振性能的影响。以一个具有悬架非线性的1/4车辆模型,引入时滞减振主动控制技术,对车身主振动系统进行了减振控制,采用多尺度法推导得出悬架系统振动量与时滞量之间的关系,分析不同振动状态时主系统的振动。利用Routh-Hurwitz判据对悬架系统的稳定性进行判定,得到了系统的稳定性区域。以车身振幅均方根值作为优化目标函数,通过优化设计得到了悬架系统最优时滞反馈系数及时滞量,并在时域下进行仿真分析。仿真结果显示,在简谐激励下和路面随机激励下,有时滞条件下通过调节参数可以使车身加速度均方根值比无时滞时分别降低42.7%和20.9%。研究结果表明通过非线性和时滞反馈联合控制能有效提高悬架系统的减振效果,为悬架系统的仿真分析和优化设计提供了理论依据和设计参考。     

单自由度时滞系统振动主动控制

对单自由度时滞系统主动控制的最优控制方法和变结构控制方法进行了研究,给出了反馈增益的稳定性条件和最大时滞量的解析确定方法,并采用移相技术进行时滞补偿．算例结果显示,移相技术能够较好地对系统中的时滞进行补偿,时滞补偿变结构控制方法的控制效果优于时滞补偿最优控制方法．     

控制时滞与测量时滞采样系统的最优扰动抑制

研究在持续外部扰动作用下,具有控制时滞和测量时滞的采样线性系统前馈-反馈最优扰动抑制控制器设计问题.首先将采样系统离散化为时滞离散系统,再利用模型转换将时滞离散系统转换为无时滞系统;对转换后的系统设计前馈-反馈最优控制器,证明其存在唯一性;通过求解Riccati矩阵方程和Stein方程,设计含控制记忆项的最优控制律,利用控制记忆项补偿时滞对系统产生的影响;然后通过构造降维状态观测器解决前馈控制物理不可实现以及状态不完全可测的问题.最后通过仿真示例,证实运用模型转换方法所设计的最优扰动抑制控制器,能够有效地补偿时滞给系统带来的影响,并实现扰动抑制.     

基于粒子群优化的动力设备主动振动控制研究

文章针对动力设备振动控制,利用比例-积分-微分(PID)和线性二次型调节器(LQR)最优控制理论,并引入粒子群优化算法,分别建立了PSO-PID和PSO-LQR主动振动控制器;分别从传递函数和状态空间方程2种角度出发,建立控制模型。数值结果表明,2种主动控制器均能有效降低动力设备传递至基础的峰值力,但PSO-LQR控制器对于体系稳定时态的控制效果明显优于PSO-PID控制器。对于实际工程,需要择优选取一种最适宜方法。针对主动振动控制中存在的时滞现象,对PSO-LQR控制器进行了含时滞研究,结果表明,随着时滞增加,传递至基础的峰值力与无时滞相比大幅增加,呈发散态势。     

利用MATLAB的汽车主动悬架动力学仿真

基于主动悬架车辆1／4动力学模型，采用LQG最优调节器理论确定了主动悬架的最优控制方法，利用MATLAB软件建立了主动悬架汽车动力学仿真模型，并用某一车型数据进行了动力学分析和仿真．仿真输出量可作为评价主动悬架的控制方法和与平顺性有关的车辆结构参数的依据．     

递归对角神经网络算法在汽车主动悬架控制系统中的研究

考虑汽车主动悬架的控制效果,应用汽车系统动力学理论建立七自由度整车悬架模型;采用电磁阀式减振器技术方案,对主动悬架控制系统进行了总体方案设计;在递归对角神经网络算法的基础上构建了主动悬架控制器,利用遗传算法进行神经网络权值训练。Simulink和d SPACE实时硬件在环联合仿真结果表明:在间歇颠簸路面激励作用下,对车身垂向加速度、轮胎动行程所进行的仿真分析,以及对车辆座椅进行的振动分析,都说明该算法对主动悬架具有较明显的控制效果,较好地提高了行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于粒子群算法的双时滞半主动悬架控制研究

针对四自由度半车悬架控制模型,提出一种基于双时滞反馈优化控制的车辆半主动悬架控制方法。引入时滞减振控制技术,应用时滞动力吸振器的减振机理和振动系统的幅频特性,建立基于车身加速度和俯仰加速度的统一目标函数,利用粒子群优化算法快速寻优特点获取最优时滞反馈控制参数,并在Matlab/Simulink环境下对悬架系统仿真。仿真结果显示:在随机激励下,双时滞反馈控制通过优化调节双时滞控制参数可以减小车身垂直加速度和俯仰加速度,相应的均方根值比被动悬架分别降低15.10%和22.48%,车身振动得到有效衰减。研究结果表明考虑时滞的车辆悬架模型不仅提高了模型建模精度,双时滞反馈控制更有效提高悬架的减振效果,改善车辆行驶平顺性,为半主动悬架控制系统设计提供了理论依据,具有一定的应用价值。     

含时滞反馈控制的1/4车辆模型减振研究

建立含时滞状态反馈控制的1/4车辆悬架模型,采用稳定性切换方法对车辆悬架系统的稳定性进行分析.在频域内分析系统振动特性,以车身加速度的幅频特性作为目标函数,借助MATLAB优化工具箱,优化出最佳反馈增益系数和时滞.MATLAB/Simulink仿真结果表明,时滞反馈控制能有效提高车辆悬架的减振性能,改善车辆平顺性.     

滞回特性复合板的时滞反馈控制

对粘贴有橡胶层的柔性板的时滞反馈控制进行了研究,滞回模型采用Bouc-Wen模型,控制律的设计采用瞬时最优控制方法,传感器和作动器采用压电片。提出了一个处理滞回结构主动控制中的时滞问题的处理方法,该方法直接通过时滞系统的微分方程进行控制设计,并且无需做任何假设和近似处理,因此能够处理任意大小的时滞量的问题。最后通过数值仿真验证了所给方法的有效性。     

汽车主动悬架最优控制研究

本文建立了悬架两自由度力学模型,对主动悬架进行最优控制设计建模,通过SIMULINK软件进行仿真计算,验证使用电流变液减振器的主动悬架减振效果。