半主动悬架及其控制系统的时滞控制研究

在建立具有时滞的半主动悬架数学模型的基础上,提出了含时滞的半主动悬架临界时滞求取的理论分析及计算方法,得出了临界时滞与基值阻尼、可控阻尼之间的关系,为半主动悬架及其控制系统时滞控制提供依据.在数值仿真的基础上,开发了以C8051F005单片机为主控件的含时滞半主动悬架模糊控制系统,并进行了台架试验.结果表明,设计的含时滞半主动悬架控制器很好地解决了半主动悬架控制中的"不合拍"现象,为半主动悬架的实际应用奠定了基础.     

含时滞天棚阻尼半主动悬架建模及稳定性分析

为研究时滞对天棚阻尼半主动悬架动态特性及稳定性的影响,建立含时滞的二自由度半主动悬架模型,运用稳定性判据对该悬架系统进行时滞稳定性分析,提出悬架失稳临界时滞及其稳定裕度求取的分析理论及其计算方法;利用数值解法求出悬架系统临界时滞,得到不同基值阻尼和天棚阻尼增益下悬架系统失稳的临界时滞量及全(非全)时滞稳定域;通过建立含时滞半主动悬架系统仿真模型,分析得到时滞对悬架系统动特性及稳定性的影响规律。     

基于多项式判别理论时滞半主动悬架稳定性研究

基于多项式判别理论研究车辆时滞半主动悬架系统失稳机理，得出了悬架系统的失稳条件及其失稳临界时滞，为半主动悬架系统时滞控制研究提供了依据。应用数值仿真的方法分析时滞对悬架系统稳定性的影响，并在自行研制的1：1物理模型半主动悬架试验系统上进行了台架试验。结果表明，基于多项式理论研究时滞半主动悬架稳定性的方法简单，得出的稳定性条件可靠，为半主动悬架及其控制系统设计和分析奠定了基础。     

基于磁流变减振器的半主动悬架时滞变结构控制

针对控制输入通道中存在的时滞对磁流变半主动悬架系统控制品质的影响,建立含时滞的1/4汽车磁流变半主动悬架模型。从磁流变半主动悬架系统的时滞微分方程出发,根据滑模变结构控制理论设计出磁流变半主动悬架系统时滞依赖滑模控制器。通过理论推导,利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)处理方法把系统时滞稳定的条件转化为LMI可行性分析,保证系统稳定的最大临界时滞求取转化成LMI中的广义特征值最小化问题。Matlab/Simulink仿真及道路模拟振动台上实车试验结果表明,在系统临界时滞范围内,时滞依赖滑模控制器能从根本上保证系统的稳定性,削弱时滞对系统控制效果的影响,有效地改善汽车的乘坐舒适性。     

时滞半主动悬架大系统递阶控制研究

建立了含时滞半主动悬架整车数学模型,解决了传统半主动悬架整车模型无法考虑时滞的难题;设计了模糊神经网络自适应子控制策略及大系统递阶协调控制策略,开发了以ARM单片机为核心元件的半主动悬架控制器。在仿真的基础上进行了实车道路试验,结果表明,模糊神经网络自适应子系统控制器改善了车辆的局部性能,递阶控制协调了车辆的整体性能,调整了车辆行驶姿态,二者联合控制,提高了半主动悬架控制的有效性、实时性,协调了车辆安全性与平顺性之间的矛盾。研究结果为整车半主动悬架系统时滞及其控制研究提供了新的方法。     

车辆电动静液压作动器的半主动悬架时滞补偿控制

为了改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性,设计了一种基于电动静液压作动器（EHA）的车辆半主动悬架结构。进行了EHA作动器的性能试验分析,建立了EHA半主动悬架的键合图模型,计算了EHA半主动悬架系统的临界时滞,分析了时滞对EHA半主动悬架幅频特性和减振性能的影响,设计了Smith预估时滞补偿控制器,进行了EHA模糊控制半主动悬架的时滞补偿仿真分析。结果表明,EHA半主动悬架具有较好的阻尼可控性;然而随着时滞的增大,悬架系统会出现“轮跳”现象;在Smith时滞预估补偿控制下,EHA半主动悬架的簧载质量加速度减小约30%,轮胎动载荷减小约20%。     

磁流变减振器半主动悬架的系统时滞

时滞导致磁流变减振器可控阻尼力的不同步,降低了车辆半主动悬架的性能及其稳定性,因此时滞问题是近年来半主动悬架的研究热点之一。基于RD-1005-3磁流变减振器的响应特性,在半主动悬架临界时滞理论分析的基础上,建立含有时滞的磁流变半主动悬架的数学模型与传递函数,分析时滞对悬架幅频特性的影响;通过对临界时滞数值解的分析,为磁流变半主动悬架控制系统的时滞研究提供理论依据。在模糊控制策略的基础上,运用Smith预估补偿控制对系统进行时滞补偿,并在Matlab中进行仿真分析。对搭建的单质量磁流变半主动悬架系统进行台架试验,仿真和试验数据均表明进行时滞补偿的系统很好地改善了悬架性能。     

基于大系统理论半主动悬架系统

建立基于大系统理论的车辆半主动悬架整车数学模型,设计悬架系统各子系统的时滞半主动悬架模糊控制器,利用大系统递阶控制理论实现车辆悬架系统的集成控制,分析车辆动态性能,在仿真计算的基础上,进行实车道路试验。结果表明,大系统递阶控制系统可降低控制矩阵的阶数,通过协调控制、优化车辆的整体性能,而且子系统的划分,能提高控制系统的稳定性,为半主动悬架及其控制系统研究开辟了新的方法和途径。     

含时滞半主动天棚悬架系统的解析研究

研究了含时滞的半主动天棚悬架系统的非线性动力学。首先,采用平均法求出了半主动悬架系统的近似解析解,并通过Matlab仿真得到了数值解,以位移传递率作为评判指标对二者进行了比较,发现近似解析解具有令人满意的精度;然后,利用Lyapunov理论对该系统进行了稳定性分析,发现无时滞时系统始终是稳定的,含时滞系统的稳定性是随着时滞大小周期变化的,且变化周期等于激励周期,说明时滞对半主动天棚悬架系统有着重要的影响。     

基于模糊控制磁流变车辆半主动悬架的时滞研究

时滞导致磁流变减振器可控阻尼力的不同步实施,因而降低了车辆半主动悬架的性能与稳定性.基于半主动悬架临界时滞理论的分析,建立了含有时滞的磁流变半主动悬架的数学模型与含有时滞的悬架传递函数,为其控制系统的时滞研究提供了理论依据;并在模糊控制策略的基础上,对控制系统进行时滞补偿.研究表明进行时滞补偿的系统改善了悬架性能.     

车辆液压半主动悬架数学模型分析和仿真研究

该文建立并分析了车辆四分之一悬架的数学模型，根据系统参数时变的特点，对该系统进行了频域和时域的仿真，利用模糊控制方法对簧载质量的垂直加速度进行控制并与被动悬架进行了比较，结果表明：在阶跃和正弦二种激励信号激励下，半主动悬架簧载质量的垂直加速度均方根分别下降了35％，29％，结果证明了该控制方法的优越性及它对车辆行驶平顺性改善的可行性和有效性。     

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.     

半主动悬架及其控制系统的设计与研究

设计了一种节流口可调式液压减振器，通过理论分析和阻尼特性试验，得出了阻尼力与步进电机转角之间的关系。在此基础上，设计了半主动悬架控制系统，建立了半主动悬架试验物理模型，并进行了半主动悬架系统试验研究。结果表明，设计的半主动悬架及其控制系统性能稳定可靠，其动态性能明显优于传统被动悬架。     

基于神经网络的半主动悬架自适应模糊控制研究

在建立了五自由度车辆半主动悬架系统模型的基础上，将神经网络与模糊控制结合起来，提出一种基于神经网络的自适应模糊控制半主动悬架系统，其控制器由模糊神经网络控制器和模糊网络组成，采用快速的变斜率梯度下降算法学习，具有自适应学习功能。仿真计算表明，与被动悬架相比，神经网络自适应模糊控制性能明显优于一般的Fuzzy控制，半主动悬架系统在减小振动，提高车辆平顺性方面优于被动悬架，且车轮动载荷和悬架动挠度也得到明显改善。台架试验同样表明了半主动悬架的优良减振性能。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明:基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

Delay-dependent H_2/H_∞ Control for Vehicle Magneto-rheological Semi-active Suspension

The exist researches of the magneto-rheological semi-active suspension(MSAS) control mainly focus on the design of control laws,which aim at obtaining an optimal control strategy to improve the ride comfort and handling stability.In the controller design,the stability of the MSAS system cannot be confirmed owing to the control input time delay considered little.In this paper,a quarter vehicle MSAS model with time-delay is built.Therefore,through formulating the sprung mass acceleration suitably as the optimization object,suspension deflection and tyre dynamic load and coulomb damping force as the constraint objects,with considering the control input time-delay,a delay-dependent state feedback H2/H∞ controller is designed.According to Lyapunov-Krasovskii functional theory,the sufficient conditions for asymptotic stability and the existence of delay-dependent H2/H∞ controller are obtained,and the controller design is transformed into the minimization problem for linear function through linear matrix inequality(LMI).Random road excitation simulations and experiments are carried out.The simulation and experiment results show that the design can preserve the closed-loop stability and achieve the performances for MSAS system in spite of the existence of the control input time-delay.The present study can provide an important basis and method for research on time-delay problem in MSAS and other chassis subsystems..