基于半车模型的主动悬架控制策略研究

首先建立了半车模型主动悬架系统的动力学模型,然后以车身质心垂向加速度、车身俯仰角加速度为控制对象设计了主动悬架系统控制器。在Simulink中建立相应的仿真系统模型和控制器模型,并对主动悬架控制系统进行仿真。将仿真结果与被动悬架系统和以前、后车身垂向加速度为控制对象的主动悬架控制系统的仿真结果进行对比分析,结果表明,该主动悬架控制可极大地抑制车身振动、车身俯仰变化,明显改善了车辆行驶的平顺性。     

电控空气悬架控制器设计与仿真研究

通过建立1/2车辆电控空气悬架模型和路面输入模型,应用最优控制理论进行了电控空气悬架LQG控制器的设计,并在Matlab环境中建立系统模型进行模拟仿真,将被动空气悬架、主动空气悬架的车身加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动位移4项指标进行了分析对比。仿真结果表明,具有LQG控制器的电控空气悬架对车辆乘坐舒适性和操纵稳定性的改善具有良好的效果。     

组合式半挂车液压悬架线性二次型最优控制器的设计及仿真

研究通过建立随机路面输入模型和组合式半挂车三轴的液压悬架动力学模型,运用最优控制原理研究设计出液压悬架的线性二次型最优控制器.在Matlab/simulink仿真环境中构建液压主动悬架的仿真模型.结果表明:在白噪声激励下,配有线性二次型最优控制器的液压悬架与被动悬架相比,在侧倾角加速度,轮胎动载荷变化和悬架动行程方面都有不同程度的优化,保证了半挂车载货平台的水平度和高度变化幅度,提高了组合式半挂车行驶的安全性和操纵的稳定性.     

基于鱼群算法的永磁体-电磁阀式磁流变阻尼器半主动悬架系统

为了提高汽车悬架系统工作性能,对磁流变阻尼器半主动悬架控制系统进行了研究。首先,基于磁流变阻尼器工作原理,将永磁体与电磁阀引入其中,设计新型磁流变阻尼器并建立了仿真模型,示功特性试验结果表明,所设计的新型阻尼器可以满足汽车悬架的使用要求,同时,速度特性试验表明所建立的阻尼器模型具有较高的可信度;其次,基于牛顿定律建立了7自由度整车悬架模型;为了提高悬架控制效果,在对常规鱼群算法进行改进的基础上,设计了适合汽车悬架系统最优控制器的鱼群算法,实现了两者的集成控制;最后,进行了仿真试验。试验结果表明,与被动悬架相比,基于鱼群最优控制算法控制的汽车车身质心垂直加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度分别减小了38.95%、35.12%、35.98%,有效地提高了汽车的动力学性能。     

基于模糊控制电控空气悬架车身高度控制策略研究

针对车身高度调节过程中,电控空气悬架充排气而产生的非线性特性,建立了电控空气悬架的管路流量模型、空气压力模型及空气悬架动力学模型。为了消除调节过程中产生的高度误差,设计了适用于非线性控制的模糊控制器,并与电控空气悬架系统模型联合建模仿真。结果表明,模糊控制能够快速稳定的对车身高度进行调节。     

基于序关系分析法的车辆主动悬架控制器仿真研究

基于序关系分析法(G1法)进行了车辆主动悬架线性二次型高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)最优控制器设计.首先对单轮车辆的主被动悬架进行数学建模,确定了系统输入信号模型;其次运用动力学知识建立了系统运动状态空间方程,并结合最优控制理论完成了最优线性控制器设计;结合序关系分析法确定了主被动悬架各性能指标系数的加权系数;最后在Simulink中对模型进行了对比仿真.仿真结果表明,在给定路况下,运用序关系分析法确定合适的权重值,优化了车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移,较好地改善了车辆的综合性能,并且将主动控制力控制在了要求范围内.     

电流变阻尼悬架的半主动控制分析

在介绍电流变液基本特性的基础上,提出了基于电流变阻尼悬架的半主动控制.并建立了1/4车辆动力学模型,给出了悬架系统的状态空间方程.依据随机线性最优控制理论,以车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移的加权二次型最小为控制性能指标,设计了LQG控制器;依据模糊控制理论,设计了二输入单输出的模糊控制器,根据经验和理论分析制定了模糊控制规则.运用Matlab/Simulink进行了悬架半主动控制的建模和仿真分析.仿真结果显示,与被动控制相比,半主动控制有很好的控制效果,车身加速度下降超过40%,显著地改善了车辆的平顺性.     

空气主动悬架自适应Fuzzy-PID控制研究

设计了一种用于1/4车体的二自由度空气主动悬架的自适应Fuzzy-PID控制器.FuzzyPID控制器是PID控制和模糊控制两种控制方法的叠加.PID控制使用车身的垂直加速度作为输入变量,模糊控制作为PID控制的补充,其可利用模糊控制规则对PID参数进行在线修改.应用Mariab/Simulink控制系统仿真软件仿真分析,结果表明具有Fuzzy-PID控制器的空气主动悬架在提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性方面明优于被动空气悬架和常规PID控制的空气悬架.     

基于遗传算法优化的汽车主动悬架LQG控制器的设计

常规线性二次最优控制器在汽车主动悬架应用中,存在权值矩阵确定的问题。设计了一种基于遗传算法优化控制器权值矩阵的方法。利用遗传算法的全局优化算法,以主动悬架性能指标为目标函数对权值矩阵进行优化设计,提高了控制器的设计效率和控制性能。应用该方法进行了汽车悬架主动控制仿真。研究结果表明:基于遗传算法优化的LQG控制器的汽车主动悬架相对于应用常规控制器的主动悬架和被动悬架,能够大大改善主动悬架的性能。同时在充分利用常规线性二次最优控制器优势的基础上,解决了其权值矩阵确定存在的问题。     

车辆主动悬架控制器的仿真设计

建立了基于1/4车辆动力学和单轮路面输入模型,应用最优控制理论进行车辆主动悬架的线性二次型最优(LQC)控制器的设计,并运用MATLAB/SIMULINK软件进行路面输入和1/4车辆仿真分析。仿真结果表明采用LQG控制方法的主动悬架可以较好地改善车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

悬架系统的控制策略及仿真分析

运用随机线性最优控制理论和PID控制策略,在悬架系统的控制过程中,建立悬架系统的模型,道路模型分别以轮胎动态位移、悬架动行程和车身加速度为控制目标实施控制,通过仿真分析,发现所设计的最优主动悬架显著地降低了车身的垂向振动加速度,提高了车辆乘坐的舒适性。     

汽车半主动悬架系统的动态优化方法研究

建立了具有４自由度的半汽车模型，研究了汽车悬架系统半主动控制的动态优化方法。利用基于线性二次控制理论和考虑前后轮的路面扰动输入的时间延迟性对其进行仿真，结果表明，此优化方法能较大地改善悬架系统的动态性能。     

加速度输入的履带车辆悬挂系统LQR控制建模与仿真

建立了以加速度作为路面激励输入信号,且考虑非悬置质量的履带车辆二自由度二分之一车辆力学模型,选定状态变量,推导出悬挂系统状态方程和振动微分方程。基于线性二次型(LQR)最优控制理论的主动控制算法得出最优控制力,依据磁流变阻尼器半主动限界Hrovat控制算法追踪最优控制力,实现悬挂系统磁流变阻尼半主动控制。对典型正弦路面激励下履带车辆悬挂系统的主动、半主动控制效果进行了仿真,并与被动控制效果进行比较。结果表明,建立的力学模型可信,算法能很好控制车体位移和加速度。     

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。     

汽车ESP与ASS分层协调控制研究

建立整车8自由度模型和汽车电子稳定控制程序(Electronic stability program,ESP)与主动悬架系统(Active suspension system,ASS)的分层协调控制模型,对ESP应用基于状态观测器的自适应模糊控制,对ASS采用随机线性最优控制,并进行上层控制器的设计,上层控制器通过线性权函数输出下层控制器的加权值,从而实现协调控制的目的。基于Matlab/Simulink软件,在阶跃和双移线两种工况下进行仿真研究。仿真结果证明,所建立的分层协调控制模型与控制策略不仅能明显改善汽车的行驶稳定性和操纵稳定性,同时可提高车辆的乘坐舒适性。在Labview系统中建立上层协调控制器、ESP控制器和车辆模型,自行开发ASS并安装上车,结合ESP的执行机构进行硬件在环仿真。其结果与Matlab仿真结果基本一致。     

基于二次型全局最优控制算法的汽轮发电机组轴系扭振主动控制模拟

把线性定常二次型全局最优控制算法与大型汽轮发电机组轴系扭振理论相结合,以减少轴系扭振能和控制源能量为优化目标,提出了大型汽轮发电机组轴系扭振的线性定常二次型全局最优控制理论,构造了汽轮发电机组轴系扭振主动控制的状态空间方程。阐述了求解离散黎卡提矩阵代数方程的非递推解法,提出利用求解哈密特矩阵特征值问题来确定二次型最优控制反馈矩阵的方法。为了考查扭振主动控制效果,编制了适用于离散系统扭振主动控制的仿真计算程序,利用所编程序对一台200 MW汽轮发电机组轴系进行了扭振主动控制模拟计算,并进行了扭振主动控制的时域特性分析。分析结果表明,采用线性定常二次型全局最优控制理论对汽轮发电机组轴系扭振进行主动控制,不但有很好的减振效果,而且所需控制力矩较小。     

铁道客车横向振动半主动控制技术

在论述高速铁道车辆被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂机理的基础上，基于系统观点和铁道车辆的特点，阐述了天棚阻尼控制、最优控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等控制方法在半主动悬挂系统中的应用前景，探讨了半主动悬挂开发的整体思路与研究方向，并提出了以天棚阻尼控制理论、模糊控制理论、自适应控制理论和预见控制理论为主线的复合控制策略。     

Intelligent semi-active vibration control of eleven degrees of freedom suspension system using magnetorheological dampers

A novel intelligent semi-active control system for an eleven degrees of freedom passenger car’s suspension system using magnetorheological (MR) damper with neuro-fuzzy (NF) control strategy to enhance desired suspension performance is proposed. In comparison with earlier studies, an improvement in problem modeling is made. The proposed method consists of two parts: a fuzzy control strategy to establish an efficient controller to improve ride comfort and road handling (RCH) and an inverse mapping model to estimate the force needed for a semi-active damper. The fuzzy logic rules are extracted based on Sugeno inference engine. The inverse mapping model is based on an artificial neural network and incorporated into the fuzzy controller to enhance RCH. To verify the performance of the NF controller (NFC), comparisons with existing semi-active techniques are made. The typical control strategy are linear quadratic regulator (LQR) and linear quadratic Gaussian (LQG) controllers with clipped optimal control algorithm, while inherent time-delay and non-linear properties of MR damper lie in these strategies. Simulation results demonstrated that the NFC has better control performance and less control effort than the optimal in improving the service life of the suspension system and the ride comfort of a car.     

轮边驱动电动车大质量电动轮垂向振动负效应主动控制

根据某型号轮边驱动电动车的悬架特性参数,建立了该车的被动悬架和主动悬架模型,全面分析非簧载质量过大引起的垂向振动负效应,研究主动悬架解决该项问题的有效性．研究表明:大质量电动轮垂向振动负效应主要表现为车轮动载荷过大,汽车行驶安全性降低;基于线性二次最优控制理论的主动悬架对于解决垂向振动负效应效果明显．     

车辆驾驶员辅助系统中基于运动模型的前车最优跟随控制

为解决驾驶员辅助系统在前车跟随控制中车距与车速误差不易同步收敛的问题,建立考虑主车对期望加速度动态响应的主车与前车运动模型,以对前车跟随控制提供模型参考。基于主车实际运动与理想前车跟随行驶间的偏差建立前车跟随误差模型,并用线性二次型调节器求解最优期望加速度控制序列,以作为前车跟随控制中主车运动参数控制的输出。为考虑在实车控制中车辆及环境参数发生变化的可能,在前车跟随误差模型中引入车距与车速误差累积项以使线性二次型调节器具有积分控制功能,以在实际车辆与理想模型发生偏差时仍可进行有效控制。仿真对比及实车试验证明,基于运动模型的前车跟随控制可使主车车距与车速误差同步收敛并有效减少主车达到稳态前车跟随行驶的时间,同时易于在实车控制中展开应用。