车辆主动悬架协调控制技术研究

为解决汽车转向工况下悬架系统垂向振动控制和侧倾控制存在的协调问题,提出了基于功能分配的主动悬架协调控制策略,设计了垂向运动控制器、侧倾控制器和协调控制器,通过协调控制器对垂向运动控制器和侧倾控制器进行功能分配。在控制策略的实现过程中,利用Adams建立整车动力学模型,在Simulink中设计控制系统,搭建Adams/Simlink主动悬架整车联合仿真平台,并通过汽车二自由度线性模型验证该平台的可行性。在C级路面上进行了直线行驶和角阶跃输入两种工况的仿真实验,对算法进行验证。结果显示,通过协调控制器进行功能分配的主动悬架控制系统,能很好的协调垂向控制器和侧倾控制器,提高了汽车的综合性能。     

轮毂电机驱动汽车侧向稳定性底盘协同控制

轮毂电机驱动汽车可以通过差动驱动抑制车辆横摆和侧倾运动,从而提高车辆侧向稳定性,但受轮毂电机力矩和地面附着力约束的限制,作用效果薄弱。为提升车辆侧向稳定性控制效果,提出综合差动驱动、主动转向和主动悬架的车身横摆与侧倾稳定性底盘协同控制方法。根据轮毂电机驱动汽车特点,对其侧向失稳机理进行分析,基于模型预测控制设计前轮主动转向控制器;利用所提出的变系数指数趋近率求解期望横摆控制力矩,基于最优控制算法计算侧倾控制力矩;最后,构建集成差动驱动、主动转向和主动悬架的侧向稳定性控制器并完成整车侧向稳定性协同控制仿真验证。研究表明,所提出的底盘协同侧向稳定性控制方法可以有效控制车辆的横摆和侧倾运动,使其收敛于理想控制域,为轮毂电机驱动车辆的主动安全性控制提供了理论支持。     

基于全局增益调度控制的重型半挂车主动侧倾控制算法

重型半挂车极易发生侧翻事故,提高其侧倾稳定性可以减少事故发生和人员财产损失。针对重型半挂车侧倾稳定性问题,建立车速可变的8自由度动力学模型。在回路传输恢复技术(Loop transfer recovery,LTR)的线性二次高斯(Linear quadratic guass,LQG)控制方法基础上,建立全局增度调度控制的全状态反馈控制器,使LQG/LTR局部状态反馈控制器在不同车速下均能对车辆实施最优主动侧倾控制,从而实现在噪声干扰下对重型半挂车的主动侧倾控制。进行变车速阶跃转向工况下的车辆仿真,对比分析主动控制前后的重型半挂车标准横向载荷转移等参数。车辆仿真结果表明,LQG/LTR方法具有良好的抑制干扰噪声的能力,可使系统具有较好的鲁棒性和稳定性。与被动式车辆相比,变车速的全局增益调度控制算法能有效提高重型半挂车的侧倾稳定性。     

基于滑模变结构理论的车辆主动横向稳定杆控制

为实现对车辆的侧倾控制,自主设计了主动横向稳定杆（AARB）装置。针对车辆在侧倾中存在的非线性、时变性特点,采用滑模变结构控制理论建立了滑模控制器从而实现对理想侧倾角的跟踪,并采用鱼钩与双移线转向工况进行了仿真试验。仿真结果表明,该主动横向稳定杆装置与传统被动横向稳定杆装置相比,能有效减小车辆的侧倾,同时具有良好反馈特性以,有利于驾驶员对车身姿态的判断,从而大大提高了车辆行驶的安全性与乘坐舒适性。     

电动式主动横向稳定器模型预测控制策略开发

为进一步提升高速行驶车辆侧倾稳定性,本文以永磁同步电机式主动横向稳定器为被控对象,设计该电动式主动横向稳定器模型预测控制器及其电子控制单元,并完成相关离线仿真和硬件在环性能试验.首先利用MATLAB/Simulink搭建九自由度整车动力学模型,并利用模型预测控制方法,构建电动式主动横向稳定器控制策略模型,然后设计基于英飞凌32位TC275主控芯片的电动式主动横向稳定器电子控制单元,利用自行开发的电动式主动横向稳定器性能试验台,分别在转向盘角阶跃工况和鱼钩工况下验证了电动式主动横向稳定器模型预测控制策略有效性.相关仿真和台架试验结果表明,电动式主动横向稳定器模型预测控制策略可有效提高车辆抗侧倾能力.     

电动轮驱动汽车空间稳定性底盘协同控制

电动轮驱动汽车可以独立控制各车轮驱/制动力矩,并能够通过驱动、制动、转向和悬架系统的协同显著提升线控底盘的动力学控制能力,但车辆各子系统控制功能的简单叠加无法发挥整车控制能力。为改善线控底盘的整车稳定性控制效果,提出综合前轮主动转向、四轮差动驱动和悬架主动调控的空间稳定性协同控制方法。搭建整车动力学仿真平台,分析车辆失稳过程特征;构建底盘协同控制架构,计算出车辆状态期望值及主动悬架介入条件,设计出前轮主动转向和四轮差动驱动直接横摆力矩控制权重分配方法;设计出基于模型预测控制的前轮主动转向控制器、基于滑模变结构控制的直接横摆力矩控制器及基于非奇异终端滑模控制的主动悬架控制器并完成了仿真验证。研究表明,提出的底盘协同控制方法在不同附着条件路面上均能保证车辆安全、稳定行驶,所完成研究为线控底盘集成控制策略开发提供了新思路。     

基于模糊-PID控制策略的越野车辆主动悬架联合仿真研究

基于ADAMS软件建立了主动悬架越野整车模型。设计了主动悬架的模糊-PID控制策略,对车身的垂向及侧倾振动加速度进行控制。通过ADAMS与Matlab/Simulink软件联合仿真的分析结果表明,建立的主动悬架模糊-PID控制器不仅改善了车辆的平顺性,而且可以提高车辆的侧倾稳定性。     

二次型最优控制的半挂汽车列车主动侧倾控制算法研究

针对半挂汽车列车的侧倾稳定性问题,建立了八自由度的半挂汽车列车动力学模型,并以线性二次型调节器（linear quadratic regulator,LQR）为基础,提出了一种基于回路传输恢复技术（loop transfer recovery,LTR）的线性二次型高斯（linear quadratic guass,LQG）最优控制算法。设计了局部状态反馈控制器,实现某车速下的侧倾控制,并进行了该车速下阶跃转向工况的车辆仿真分析。仿真结果表明：LQG／LTR控制器具有良好的抑制干扰噪声的能力和较好的鲁棒性,有效提高了半挂汽车列车的侧倾稳定性。     

车辆和座椅悬架的集成控制策略研究

在建立四分之一车辆座椅和悬架集成模型的基础上,应用线性矩阵不等式(LMI)优化技术,提出一种主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略。以人体垂直方向上的加速度响应功率谱密度为主要控制输出目标,把满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求作为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器。通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了有力的理论依据。     

利用车辆状态估计的客车防侧翻控制

为提高客车侧翻稳定性,提出了一种基于车辆状态估计的客车主动防侧翻控制方法。针对客车行驶过程中直接计算侧翻指标LTR困难较大、准确度较低的问题,基于TruckSim整车模型和三自由度参考模型建立了无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）状态参数估计器。结合现有车辆稳定性控制系统,设计了柔性PID控制器,以差动制动的原理对防侧翻附加横摆力矩进行补偿。通过TruckSim/Simulink联合仿真平台对客车在鱼钩试验典型工况下进行了仿真试验,结果表明,设计的主动防侧翻控制系统在中、高车速时均能降低LTR值至阈值附近,有效提高了客车的侧翻稳定性。