基于粒子群算法的被动分数阶汽车悬架参数优化设计

利用粒子群算法研究了被动分数阶汽车悬架参数的优化设计。分数阶汽车悬架系统是指运动微分方程中含有分数阶微分项的汽车悬架系统。建立了被动分数阶悬架系统的仿真模型,利用Oustaloup滤波器算法实现了该模型中分数阶微积分的近似计算。利用粒子群算法寻找一组最优的悬架参数来协调汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的关系以到达最优的悬架性能。对比原悬架系统和优化后悬架系统在A、B、C、D共四级路面输入下的响应及其频率特性。研究结果表明,利用该方法对被动分数阶悬架参数进行优化设计,在保证汽车操纵稳定性的前提下乘坐舒适性得到明显改善。     

考虑控制时滞的主动悬架离散系统最优控制

主动悬架实质上是一个含有时滞的离散控制系统。针对1/4汽车主动悬架系统模型,考虑到时滞量未必是采样周期的整数倍,采用时滞量一般性描述模型。对含时滞主动悬架连续系统进行离散化,将作动器输入转化成部分状态变量,扩展系统状态变量,建立含时滞主动悬架离散系统扩展状态空间模型。选取悬架动行程、车轮动载荷、垂向加速度及作动器能耗作为优化目标,设计了主动悬架离散系统最优控制器。最后,采用MATLAB/SIMULINK软件建立实例仿真模型,分析含时滞主动悬架离散控制系统对随机白噪声路面与阶跃输入的响应特性,结果表明采用最优控制的主动悬架系统响应速度快、控制效果好,时滞量对主动悬架离散系统具有明显的影响,且影响程度与采样周期有关。     

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。     

重型汽车主动悬架次优控制策略设计与分析

为合理设计汽车主动悬架次优控制策略、探讨不同次优控制策略对重型汽车行驶性能的影响,建立了四自由度汽车-路面系统动力学模型,采用改进模糊层次分析法进行性能指标赋权,设计了主动悬架的次优控制器,以车身质心加速度和道路破坏系数的线性加权和为指标,对不同次优控制策略进行评价优选,在时频域范围内对比分析了被动、最优和次优控制悬架的行驶性能差异。结果表明,不同次优控制策略对汽车行驶平顺性和道路友好性的影响差异明显,综合考虑状态变量可测性及测试成本,对车身和车轴加速度测量、并进行一次积分处理的次优控制策略性能最优;合理设计的次优控制悬架性能与最优控制相当或接近,且优于被动悬架,具有更好的实用性。     

气动调节阀最优分数阶PID控制器设计EI北大核心CSCD

针对工业控制过程气动调节阀阀位控制中非线性,模型不精确等问题,提出一种基于分数阶PID控制器(fractional order PID controller, PI~λD~μ)的阀位控制方法。分析气动调节阀工作原理并建立其数学模型,为提高模型准确性,针对分数阶PID控制器参数整定范围广、复杂性高等问题,提出一种改进量子粒子群算法(improved quantum particle swarm optimization, IQPSO)整定分数阶PID控制器参数,引入混沌映射和非均匀高斯变异增强算法寻优能力,将改进算法用于调节阀控制系统模型辨识。仿真与试验结果表明,相比于整数阶PID控制器,所设计的分数阶PID具有更快的响应速度和控制精度,能更好地满足气动调节阀阀位控制要求。     

基于AHP的车辆主动悬架LQG控制器设计

基于层次分析法（AHP）设计了一种能够降低车身加速度（BA）、悬架动行程（SWS）和轮胎动位移（DTD）的车辆主动悬架线性最优（LQG）控制器。首先建立了2自由度1/4车辆主被动悬架动力学模型;然后采用AHP确定了悬架各性能评价指标的加权系数并利用最优控制理论设计了车辆主动悬架控制器;最后在Matlab/Simulink环境下进行了仿真分析。对仿真结果进行对比后表明：在特定工况下通过对加权系数的合理选取,BA、SWS和DTD比被动悬架分别减小了18.73%、22.22%和4.76%,且主动控制力的均方根值为535.3994N。     

半主动抗俯仰液压互联悬架俯仰动力学的研究

在城市交通中,车辆频繁的加速和减速会引起车身俯仰振动,从而导致乘坐不适,甚至晕车。基于粒子群算法的类天棚控制和PID控制,研究一种阻尼连续可调的抗俯仰液压互联悬架系统。建立包含制动系统、轮胎和液压互联悬架系统的半车模型;分析液压互联悬架刚度阻尼特性和阻尼阀孔径对车身俯仰角平顺性的影响;设计类Skyhook和PID控制器,采用粒子群算法整定控制参数;利用Simulink和Amesim联合仿真模拟直线制动工况,分析平顺性优化效果和制动安全性。结果表明,与被动悬架相比,半主动抗液压互联悬架有效地提高车辆的平顺性。     

基于加速粒子群算法的车辆座椅悬架最优控制研究

针对传统最优线性二次型控制器中加权矩阵往往由设计者根据经验确定的问题,提出一种应用加速粒子群算法确定加权矩阵的方法。建立"车轮-车身-座椅、人体"6自由度随机振动系统模型,采用加速粒子群算法对座椅悬架进行参数优化,并对优化后系统进行最优线性二次型控制。将基于加速粒子群算法的最优线性二次型座椅悬架系统中"座椅、人体"垂向加速度与初始系统及基于常规粒子群算法和遗传算法的最优线性二次型控制系统进行对比,验证了此控制系统的有效性和优越性。     

强横风作用下车辆半主动悬架模糊PID控制研究

为提高汽车高速行驶时的抗横风性能,提出一种阻尼系数修正的半主动悬架控制方法。基于Carsim 和MATLAB平台建立整车动力学模型和A级路面模型,设计一种基于横风的半主动悬架模糊PID控制系统,并利用粒子群算法优化PID控制器参数。PID控制器依据车辆质心垂直加速度确定各轮悬架系统的基本阻尼系数,模糊控制器根据横风强度和方向对阻尼系数进行修正。通过MATLAB和Carsim 联合仿真和实车道路试验与被动悬架系统相比,经过半主动悬架控制后的质心垂直加速度峰值和标准差均下降30 %以上,侧倾角速度标准差下降25 %以上,车辆在强横风作用下的行驶平顺性和安全性得到有效提高。     

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。     

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。     

基于GA优化控制规则的汽车主动悬架模糊PID控制

主动悬架是未来汽车悬架的主要发展方向,它能够根据车身的振动情况主动调整悬架控制力,使悬架处于最优减振状态,关键问题是如何设计控制规则,从而施加最优控制力,达到进一步改善汽车行驶平顺性的目的。针对该问题,以车身垂直振动加速度为控制目标,将遗传算法与模糊PID控制策略相融合,优化了模糊PID控制器的控制规则,采用基于GA优化后的模糊PID控制方法对汽车主动悬架进行控制并建立了Matlab文本与Simulink相结合的联合仿真模型。仿真结果表明,经GA优化后的模糊PID控制下的主动悬架能够很好的减小车身垂直振动加速度,可以进一步提高乘坐舒适性。     

自适应LMS算法在汽车悬架振动主动控制中的仿真研究

本文对汽车悬架振动主动控制的LMS(Least Mean Square)算法进行仿真研究。基于自适应LMS算法的控制器运算简单、适应性强。以正弦信号激励两自由度悬架振动系统模型，在计算机上利用matlab软件进行仿真，结果表明LMS算法能显著地改善汽车悬架的性能。     

车辆主动惯容式动力吸振悬架系统研究

为解决作动器惯质对主动悬架性能不利,被动惯容式动力吸振悬架减振频段较窄的问题,提出了车辆主动惯容式动力吸振悬架构型和车身加速度补偿控制策略。通过对系统动态阻抗特性的解析,表明该方法能大幅削减悬架的簧载共振峰。研究了系统参数对平顺性三项指标的影响关系,说明加速度补偿系数应在空间允许情况下择大为宜,其他参数应折衷选取。通过数值仿真,对比了该悬架与理想动力吸振悬架、被动惯容式动力吸振悬架、传统悬架和主动天棚阻尼悬架的效果,结果表明该悬架能有效改善舒适性,克服作动器惯质的不利影响,且车身加速度补偿控制策略的算法简单、计算量较小,有助于降低成本并提高控制的鲁棒性和实时性。     

分数阶惯容悬架动态特性研究

采用分数阶微分理论描述液力式惯容器的力学特性，建立分数阶惯容悬架系统动力学模型。采用拉普拉斯变换方法研究分数阶惯容悬架系统在简谐激励下的动态响应，分析系统结构参数对悬架动态特性的影响规律，并结合数值解验证解析解的精确性。研究分数阶惯容悬架系统在随机路面激励下的动态特性，并与整数阶惯容悬架系统进行对比。结果表明相较整数阶惯容悬架系统，运用分数阶惯容悬架系统能进一步减小车身振动，提高系统动态特性。研究为将分数阶微分运用于惯容悬架系统提供理论指导。     

随机路面激励下车辆垂向振动微分几何解耦控制

分析车辆悬挂与非悬挂质量动力学耦合机理,建立装备被动悬架的整车7自由度非线性模型,利用微分几何方法对该非线性模型受到随机路面激励时的垂向振动进行解耦分析。经过解耦的非线性系统成为独立的互不干扰的线性子系统,悬架簧上质量的振动不受路面激励的影响。进行解耦前后仿真对比分析,结果表明:解耦后的车身垂向加速度、车身俯仰角和侧倾角的振动幅值和频率大幅衰减,验证了解耦算法的有效性。     

主动悬架LQG控制加权系数果蝇优化方法

在汽车主动悬架LQG控制器的设计中,以悬架性能指标作为目标函数的加权系数通常为定值,为使系统性能达到更优,提出利用果蝇算法的参数少、易调节、计算量小、寻优精度高的特性,对其进行优化,提高LQG控制器的设计效率和性能。仿真结果表明,与传统的LQG控制结果进行对比,所采用的LQG控制果蝇优化权值系数方法更能改善汽车的主动悬架的性能。     

一种新型汽车主动悬架的研制

提出一种基于电动静液压作动器EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)的汽车主动悬架结构.在分析EHA作动器原理和汽车结构基础上,建立了EHA作动系统模型和1/4汽车悬架模型,设计了用于主动悬架的模糊控制算法,在以单频信号作为激励源情况下进行了仿真研究.开发了主动悬架DSP控制器,研制了EHA汽车主动悬架物理样机和试验台架,并进行样机台架试验研究.结果表明,EHA主动悬架明显地改善了汽车行驶平顺性和操纵稳定性,进一步证明了控制算法和EHA主动悬架样机的的可行性和有效性.     

基于改进PID控制的汽车主动悬架系统研究

为了提高乘坐舒适性、保证行驶的安全性,该文提出一种改进PID控制算法,以满足乘客的要求。该文以汽车主动悬架系统作为研究对象,在CarSim软件中建立了整车模型和路面模型,在MATLAB/SIMULINK中设计了一种改进的PID控制器,两者进行闭环联合仿真。结果表明,相比于被动悬架,改进PID控制算法下的汽车主动悬架系统,不仅能满足悬架的性能评价指标,还可以使车辆平稳、安全的行驶。     

高度可调式抗侧倾液压互联悬架建模及控制策略研究

针对被动液压互联悬架不能主动适应路况变化,提出一种能够调节车身高度的液压互联悬架系统。通过优化系统参数,使装有液压互联悬架车辆的垂向刚度基本和原车一致;采用分层控制理论进行车身高度调节的切换控制策略研究;基于Car Sim、AMESim和Matlab/Simulink三个平台,搭建包含整车多体动力学模型和控制模型的联合仿真系统,并对切换过程、平顺性和操纵稳定性进行仿真分析。结果表明,该系统能够在不降低车辆平顺性的前提下,实现车身高度的按需调节,同时提高车辆的操纵稳定性。