基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计

针对主动悬架系统的质量参数不确定性以及作动器出现的随机故障对车辆行驶平顺性和控制稳定性带来的重要影响,该文提出一种基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计方法。为了描述悬架参数不确定性,基于T-S模糊模型建立1/4车辆的非线性模型,利用故障调节因子表示作动器故障的大小,进而获得考虑悬架系统质量不确定性和作动器故障的车辆主动悬架控制模型。接着,将滑模控制与自适应理论结合,设计合适的滑模面函数和滑模容错控制律,以达到故障悬架系统的容错控制目的;并基于Lyapunov稳定性理论,对所提出控制器稳定性和悬架系统安全约束性能进行了分析。最后,给出一个仿真算例,验证了所设计控制器的有效性和适用性。     

车辆悬架不确定性对行驶平顺性能影响的鲁棒保守性分析

车辆悬架系统中参数不确定性和未建模动态不确定性的存在,使鲁棒控制器的设计显得尤为重要,可是,由于系统设计中对模型不确定性处理的方法问题,导致闭环系统设计的鲁棒保守性增大,进而低估了车辆平顺性的鲁棒性能.通过线性分式变换理论对二自由度车辆主动悬架系统进行混合不确定建模分析,利用混合μ分析方法有效的降低了H∞控制和复数μ综合控制设计鲁棒控制器的保守性,使得车辆主动悬架系统的鲁棒性得到更好的保证.     

轮毂驱动电动汽车主动悬架的时滞控制

以轮毂驱动电动汽车主动悬架为研究对象,采用理论与数值模拟相结合的方法对主动悬架系统的时滞反馈特性进行研究。首先建立考虑控制时滞的轮毂驱动电动汽车4自由度主动悬架模型;然后基于H_∞控制理论,通过采用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,提出一种考虑时滞的H_∞控制策略;对电动汽车悬架系统在路面随机激励下的振动控制进行仿真分析,并与传统不考虑时滞的H_∞控制策略的控制结果进行对比。研究发现,时滞H_∞控制策略能够对时滞系统实现有效控制,不会引起系统发散。     

基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制

现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架的动力学性能。针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究,利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算,分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明,基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性,其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。     

车辆主动悬架的非线性路面自适应控制研究

针对不同的路面状况,提出一种车辆主动悬架的非线性路面自适应控制方法。采用增加高低通非线性滤波器的方法,对以车身垂直加速度和悬架动行程为目标的控制函数进行优化处理,并利用多滑模鲁棒控制方法,设计了一种主动悬架的非线性路面自适应控制器。进行了零动力学子系统的稳定性分析及系统频率特性分析,理论分析表明整个系统是渐进稳定的。仿真结果显示,在不同的路面激励信号作用下,都能取得较好的控制效果,与被动悬架相比,大大改善了乘座的舒适性及车辆的操纵性能。     

考虑系统不确定性的车辆主动悬架自适应模糊滑模控制

针对车辆主动悬架系统模型不确定性所引起的控制稳定性问题,提出了一种非线性主动悬架自适应模糊滑模控制策略。为提高车辆平顺性、确保汽车行驶安全性能,建立基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊方法的四分之一车辆悬架系统非线性动力学模型,将滑模控制与自适应理论结合设计合适的滑模面函数和滑模控制律,进而基于Lyapunov稳定性理论对所提出控制器稳定性进行分析。三种不同路面激励下的数值仿真结果表明,所提出的自适应模糊滑模控制器使被控悬架在外界路面扰动下具有更好的扰动抑制能力,车辆悬架综合性能得到明显改善。     

车辆能量回馈式主动悬架系统研究

提出了一类新的主动悬架系统,被称为"能量同馈式主动悬架系统".其特点是在对车辆进行减振的同时,将车辆振动的能量吸收,转化为电能贮存起来,并可将存贮的能量用于作动器产生主动控制作用力.以四自由度半车模型为例,阐述了能量回馈式主动悬架的基本结构和原理,分析了系统能量平衡存在的条件.最后在Matlab/Simulink中对系统的运行效果进行了仿真.仿真结果表明系统在实现主动减振控制的同时还能够反馈能量.     

基于显式模型预测控制的轮毂驱动电动车垂向振动研究EI北大核心CSCD

针对轮毂驱动电动车非簧载质量增大而引起的行驶平顺性和操纵稳定性恶化问题,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的主动悬架控制方法。建立由刚性环轮胎模型和空气悬架模型组成的四自由度系统模型,并确定车辆平顺性、稳定性和电机性能多目标函数及约束条件;基于多参数二次规划理论,将隐式模型预测控制系统转换为与之对应的显式多面体分段仿射(PPWA)系统,离线求解状态变量间的最优控制律,并运用参数分区上的显式控制律求得最优主动力。仿真结果表明:相较于被动悬架和运用天棚控制策略的主动悬架,基于EMPC理论控制的主动悬架对车身垂向加速度、轮胎动载荷和轮毂电机偏心距均方根值提升效果明显,改善了轮毂电机驱动电动车的行驶平顺性、操纵稳定性和电机性能。     

路面检测车新型主动悬架LQG控制的研究

为弥补路面检测车车身振动位移所导致的图像偏移,提出了设计新型主动悬架系统来抑制车身振动位移方法。根据极小值原理推导了新型主动悬架LQG控制规律,利用Matlab软件仿真分析了被动悬架、传统主动悬架LQG控制器和新型主动悬架LQG控制器对图像偏移量补偿的效果。仿真结果表明,新型主动悬架LQG控制器对图像偏移量进行补偿的效果最好,优于电子稳像技术所取得的效果。     

基于模糊理论的主动悬架PID控制

针对主动悬架的各种控制策略各有利弊而无法同时达到平顺性和操稳性最优控制的问题,本文采用模糊控制与PID控制相结合的新控制方法进行改善。通过运用matlab／siaulink建立实现这种控制策略的主动悬架控制仿真模型,模拟分析得到主动悬架采用这种控制策略与采用其他控制策略相比,车身加速度幅值的减小力度更大,鲁棒性更强,控制性更优。结果表明：这种控制理论为汽车悬架控制提供了一种更加合理的解决方案。     

利用模糊神经网络的汽车主动悬架与EPS集成控制

在基于转向的主动悬架整车动力学模型基础上,引入EPS模型、轮胎模型和路面输入模型,应用模糊神经网络控制方法,设计汽车主动悬架与EPS集成控制系统及其控制策略,集成控制器根据车身姿态的变化,动态调节主动悬架系统的作动器作用力和EPS的助力转矩,进行转向盘转角角阶越输入的仿真计算和分析,结果表明,相对于不加控制的悬架和转向系统,基于模糊神经网络的主动悬架与EPS集成控制系统的质心垂直加速度峰值和标准差分别下降40.94 %和26.06 %,整车横摆角速度峰值和标准差分别下降6.24 %和48.15 %,有效抑制车身的振动,提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。     

含有输入时滞的悬架系统的最优控制

伴随着主动控制环节的应用,悬架系统中不可避免会出现时滞因素。以含有时滞的2DOF主动悬架系统为研究对象,分别使用不考虑时滞的传统控制律和采用状态变换及系统离散化处理时滞后的控制律进行控制,并对控制系统的响应和稳定性特性进行对比。不考虑系统时滞时,直接采用传统的控制律进行控制,理论分析和数值仿真均表明:当时滞较小时,系统依然保持稳定,达到一定值时,可能引起系统响应定性特性改变,甚至失稳发散。采用状态变换的方法处理时滞后进行主动控制,能保证系统的稳定性,该控制律较好地反应了输入时滞对控制方程的影响。     

Adaptive PID control scheme for full car suspension control

The objective of this paper is to design an adaptive proportional, integral, and derivative (APID) control strategy for a full car active suspension system. A nonlinear full car model is used to capture all the dynamics of a real vehicle suspension system. A vehicle’s stability and ride comfort is affected by road disturbances and can be improved by using an APID-based active suspension system. This paper presents performance assessment of the vehicle suspension system in terms of displacement and acceleration of seat, heave, pitch, and roll. The update parameters of APID are tuned online using the gradient descent method. The convergence of the proposed technique is guaranteed in the closed-loop control system. Simulation results show that the APID control scheme improves the convergence speed and robustness of the APID control strategy significantly for an active suspension system.     

基于电流变流液半主动悬架的模糊控制研究

对汽车悬架系统的主动控制有多种方法 ,但由于各种原因都难以实现。本文通过对车体四分之一模型和半主动悬架的研究 ,结合电流变流液 (ERF)的特性 ,构造了一个模糊控制器 ,对悬架系统进行半主动控制。并将结果和常量控制结果进行了比较 ,证实了模糊控制的良好效果     

车辆主动悬挂的最优控制研究

本文在传统的车辆悬挂设计方法的基础上提出了一种主动悬挂的最优自适应控制方法:首先利用优化方法找出悬挂参数与激励(路面谱与车速)之间的最优对应关系,而激励的大小又可通过车身振动加速度来反映,从而推导出根据车身振动加速度反馈来调节悬挂参数的一种新的最优自适应控制方法.仿真计算结果表明该控制方法是有效的,也是易实现的.     

A method of vehicle active suspension design

This paper contributes to the design of active suspension systems, by the use of spatial vehicle model, without filtered feedback of the control system. A method of “stochastic parameters optimisation” has been utilized for the optimisation of the parameters of active suspension. The optimisation objective was simultaneous minimization of sprung mass vibration and standard deviation of forces in tire-to-ground contact area and vehicle handling.     

持续有界路面激励下的车辆主动悬架可靠L1干抗抑制控制

在车辆主动悬架控制当中,路面激励通常可建模为一类持续有界的外部干扰。针对该问题,提出了车辆主动悬架的可靠L1干扰抑制控制方法。区别于以往的H∞/GH2控制方法,文中无需假设路面干扰为能量有界的情况。在控制器设计中,使用L1性能指标来提高汽车悬架的舒适性,同时保证悬架的其它性能,如悬架动行程、轮胎动载荷、控制饱和和执行器错误。以线性-分数矩阵不等式给出了控制的设计条件,控制器可根据凸优化方法和广义特征值问题求得,且相应的闭环系统具有指数的稳定性及L1干扰抑制性能。最后通过数值实例表明,在持续有界的正弦型和随机白噪声路面激励下,系统能取得理想的驾驶舒适性能,并保证悬架硬约束。