半主动悬架控制的H^∞方法

利用Ｈ∞方法设计双线性系统的控制器并将其应用于半主动悬架控制中,目前在半主动悬架控制中研究者多采用基于天棚阻尼原理的控制方法,基于此方法所得到的控制律是不连续的,本文通过频域整形以及抗干扰设计等手段给出半主动悬架控制器设计的新途径,所得控制律是连续的。由于Ｈ∞设计方法的固有特点,Ｈ∞控制与天棚阻尼方法有着明显的差别。本文方法可推广到某些非线性系统的控制器设计问题中,可考虑参数摄动的影响,因而具有一般性。模拟分析表明Ｈ∞方法的设计结果能有效地控制悬架的振动,与天棚阻尼方法相比,控制信号有很大区别。     

汽车半主动悬架技术研究综述

综述国内外汽车半主动悬架技术研究的最新进展。着重介绍半主动悬架目前常用的几种基本力学模型及其考虑各种因素影响修正模型；详细分析具有弹性元件的刚度系数和（或）阻尼系数可调的几种典型减振环节的研究开发现状；及其用于检测汽车运行状况的各种功能的专用传感器性能；分析和论述半主动悬架所涉及到的三大类控制策略中各种控制方法的优缺点及其应用现状；最后,提出半主动悬架技术发展，今后需要关注的若干问题。     

非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制

提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法，通过对５层钢框架试验模型的仿真计算，分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明：所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。     

变刚度半主动结构振动控制

变刚度半主动控制是通过改变结构的刚度来减小结构的振动反应。本文提出了变刚度半主动控制系统及其理论,并研制了该系统,成功地实现了变刚度半主动控制振动台试验。试验与分析表明,所提出和研制的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。该系统可实现全部硬件化、构造简单、造价低、健壮性好、鲁棒性好,具有很大的应用前景。     

非确定因素下汽车半主动悬架的智能控制

以含磁流变阻尼器的1/4 车辆非线性半主动悬架模型为研究对象,在充分考虑该非线性系统未建模动态的基础上提出了具体的神经网络与滑模变结构控制相结合的智能控制策略,有效抑制了悬架系统的振动,使车辆行驶的平顺性与舒适性得以提高.应用神经网络的在线学习能力对非线性动力学模型的不确定部分及外界未知扰动进行了神经网络估计,确定了未知函数的上确界,构造了控制系统的滑模变量并且合理设计神经网络的自适应规律使状态变量快速接近原点.通过稳定性分析证明了此种控制方法是全局渐近收敛的,并且对未建模动态具有强鲁棒性.数值仿真结果验证了该种控制方法的有效性,得到了阻尼器两端控制电压的变化规律.     

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。     

结构半主动变阻尼控制性能评估

研究了地震激励下结构半主动变阻尼控制的有效性。作为半主动控制系统的经典范例之一,变阻尼控制系统已经在结构控制领域得到了广泛的应用,但是近来的研究显示变阻尼控制对于抑制柔性结构的地震反应是适宜的,而对于刚性结构则是不适宜的。通过谐波分析研究了地震激励下结构振动控制的问题。计算结果显示,变阻尼控制成立的条件与结构频率并无必然联系,而是取决于结构频率与外部激励频率的比值,即就是变阻尼控制的可行性与地面运动的频谱特性是相关联的。此外,也将变阻尼控制的效果与对应的被动上限阻尼控制效果进行了对比。结果显示,在大多数情况下变阻尼控制并不能进一步提高控制效果。     

半主动悬架SH-LQR阻尼控制策略仿真研究

半主动悬架在被动悬架和主动悬架之间实现了成本和效果的良好结合。以半主动悬架控制策略作为分析研究对象。根据分析表明,传统的开关天棚控制方法和LQR方法分别在低频段和高频段有较好的效果,两种方法具备一定的互补特性。因此给出一种结合的分频方式,提出SH-LQR联合控制的方法并首先在1/4 车辆模型上进行验证,证明该算法在全频域段的有效性。而后将该算法从1/4 模型移植到半车模型上,通过MATLAB/Simulink 进行了验证。结果表明,使用SH-LQR控制的半主动悬架有较好的减振效果。     

汽车悬架电流变阻尼半主动控制研究

以极小值原理为基础,设计优化阻尼变化律。减小汽车运行时的振动,然后采用最速下降算法进行优化阻尼变化律的数值计算。仿真结果表明,该时变阻尼能够综合地改善汽车运行的平顺性、安全性、稳定性,可以得到较为折衷的隔振效果,具有一定的理论及应用价值。     

阻尼连续可调半主动悬架平滑天棚控制策略研究

为了验证平滑天棚控制的有效性和其有效的参数优化算法,以2自由度悬架系统模型为研究对象,建立综合性能评价指标,经过粒子群算法优化参数,仿真结果表明,与被动悬架相比,综合性能评价指标提升11.17%。以舒适性为控制目标,采用随机路面激励,平滑天棚控制的簧上质量加速度均方根值与被动悬架和开关天棚控制相比,都有显著的降低;采用正弦扫频激励,对系统振动传递特性进行分析,仿真结果表明,在中高频段,平滑天棚控制对簧上质量振动有较好的抑制效果。最后,通过半主动需悬架机械硬件在环试验,试验结果表明,平滑天棚控制可以减少振颤,降低簧上质量加速度。     

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.     

结构滑模控制的一种指数趋近律方法

提出了一种指数趋近律 ,当正常运动段远离切换面时 ,能快速地趋向切换面 ;当运动接近切换面时 ,趋近速度又大大降低。这样与常用指数趋近律相比 ,过渡时间、系统的抖动以及所需控制力都能进一步减小。最后将这一理论应用到三层剪切型框架进行数值模拟 ,振动控制效果明显。     

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。     

悬吊TMD对高柔结构风振反应的半主动控制

通过南京电视塔这个工程实例，系统地介绍了悬吊ＴＭＤ（ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒ）对高柔结构脉动风振反应半主动控制的基本原理和设计计算方法。文中，在建立悬吊ＴＭＤ和结构受控响应运动方程的基础上，应用随机振动和等价线性化的方法得到了ＴＭＤ装置中环型质量ＭＴ，弹簧刚度ＫＴ和阻尼器参数ＣＴ的求取方法。同时，根据可调阻尼器所产生的半主动阻尼力应尽量接近最优主动控制力的原理，得到了可调阻尼器阀门阻尼系数的调整公式。依据上述结果，在设计了悬吊ＴＭＤ参数的基础上，对悬吊ＴＭＤ对南京电视塔的风振控制进行了计算机模拟。结果表明，悬吊ＴＭＤ对高柔电视塔风振反应的半主动控制有很好的效果，它使太空舱的风振加速度响应减小了３８％。     

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。     

存在输入时滞的不确定系统的滑模控制

考虑存在输入时滞情况下不确定系统的滑模控制问题,其中被控系统存在状态不确定和控制输入不确定性.通过设计一种新的积分型滑模切换面,不仅可以保证系统状态轨迹从初始状态开始就位于指定的切换面上,而且能够适应系统参数的摄动.给出了保证闭环系统渐近稳定的充分条件.仿真实验结果验证了本文算法的有效性.     

《永磁无刷直流电机非奇异终端滑模控制减振分析》

永磁同步电机的振动和噪声一直是困扰人们的难题,严重时可能直接决定系统能否稳定运行,甚至会产生混沌现象。采用先进的控制算法,可以减弱振动和噪声,提高驱动性能。针对永磁无刷直流电机设计一种全局非奇异终端滑模控制器,该控制器可以控制控制系统对外界扰动完全免疫,从而使得电机在连续调速、负载波动的情况下具有平稳特性,与经典PID控制相比具有更强的鲁棒性。     

红外目标模拟器中分离镜的滑模变结构控制

针对红外目标模拟器中分离镜伺服系统的抗干扰控制问题,本文利用变结构控制响应快速,对系统参数变化和外部扰动不灵敏的特点设计了一个滑模变结构控制器.采用指数趋近律与饱和函数相结合的方法对滑模控制器的抖振进行了有效抑制.采用机理分析方法建立了分离镜系统的数学模型.在仿真过程中,利用S函数描述摩擦模型,简化了仿真建模,提高了仿真速度.通过数字仿真并与传统PID控制方法相比较,证明滑模控制器对于分离镜伺服系统的参数摄动和外部干扰具有良好的鲁棒性,可以保证和提高整个红外制导仿真实验系统的仿真精度和实验结果的置信度.     

Non-Negative Adaptive Mechanism-Based Sliding Mode Control for Parallel Manipulators with Uncertainties

In this paper, a non-negative adaptive mechanism based on an adaptive nonsingular fast terminal sliding mode control strategy is proposed to have finite time and high-speed trajectory tracking for parallel manipulators with the existence of unknown bounded complex uncertainties and external disturbances. The proposed approach is a hybrid scheme of the online non-negative adaptive mechanism, tracking differentiator, and nonsingular fast terminal sliding mode control (NFTSMC). Based on the online non-negative adaptive mechanism, the proposed control can remove the assumption that the uncertainties and disturbances must be bounded for the NFTSMC controllers. The proposed controller has several advantages such as simple structure, easy implementation, rapid response, chattering-free, high precision, robustness, singularity avoidance, and finite-time convergence. Since all control parameters are online updated via tracking differentiator and non-negative adaptive law, the tracking control performance at high-speed motions can be better in real-time requirement and disturbance rejection ability. Finally, simulation results validate the effectiveness of the proposed method.     

基于滑模输出反馈与输入成形控制相结合的挠性航天器主动振动抑制方法

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题，提出了一种基于输出反馈滑模控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略。输入形成器作为前馈控制器作用在反馈回路的前相通道，通过改变输入命令的作用形式，在保证参考模型（标称对象）完成指定的姿态机动的同时抑制掉对系统影响较大的挠性结构的振动；而对于闭环控制回路，考虑挠性结构模态不可测、模型参数具有不匹配不确定性以及外干扰力矩的作用，在输出反馈滑模控制的基础上，给出了仅利用输出信息的滑模控制器设计方法，保证跟踪参考模型的输出以获得要求的闭环系统的性能。将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest—to—rest（静止到静止）姿态机动控制进行了仿真研究，结果表明，所提出的方法是可行而有效的。