汽车磁流变半主动悬架控制策略对比研究

在分析磁流变减振器的结构与原理的基础上,建立起较为简化的汽车磁流变减振器数学模型。同时,建立了1/4汽车半主动悬架系统动力学模型及路面谱模型;分别设计了基于磁流变半主动悬架系统的天棚控制器、地棚控制器、PID控制器及模糊控制器,并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真试验对比研究。在天棚控制策略下,车身加速度降低16.32%,悬架动挠度降低16.91%;在地棚控制下,车身加速度降低11.29%,悬架动挠度降低2.94%;在PID控制下,车身加速度降低79%,悬架动挠度反而上升73%;在模糊控制下,车身加速度降低21%,悬架动挠度降低12%,轮胎动载荷降低5%。结果表明,模糊控制磁流变半主动悬架有效减小了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,明显地提高了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。     

自供能量式磁流变半主动悬架特性研究

为了克服磁流变半主动悬架耗能大的缺点,提出了一种自供能式磁流变半主动悬架结构。分别建立了磁流变减振器和直线电磁线圈数学模型,分析得出了半主动悬架能够实现能量自供给的必要条件,对该磁流变半主动悬架动态性能和自供能效果进行了仿真分析。结果表明,该磁流变半主动悬架在天棚控制下簧载质量加速度下降26.2%,悬架动挠度下降10.8%,轮胎动载荷下降13.3%;能够实现能量自供给,馈能效率为13.6%。     

一种汽车磁流变半主动悬架的研制

为了改善车辆平顺性和行驶安全性,设计了一种基于单出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,试制了磁流变减振器样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,设计了半主动悬架天棚控制器、地棚控制器和LQG控制器,进行了不同控制策略的对比仿真分析,开发了磁流变半主动悬架试验测试系统,开展了该磁流变半主动悬架的LQG控制台架试验测试。结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,能够最大限度地发挥振动衰减功能。与被动悬架相比,在4Hz和5Hz正弦激励下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度分别降低15.80%和23.36%,在随机路面激励下簧载质量加速度降低19.46%。     

基于模糊PID算法的汽车半主动悬架振动控制

选择了某微型汽车悬架的磁流变减震器为研究对象,运用汽车动力学理论建立了1/4汽车半主动悬架控制系统动力学模型,基于模糊PID控制算法设计了模糊PID控制器.车辆在不同路面输入谱和不同行驶速度下,以悬架的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷3个基本参数来表征磁流变半主动悬架系统的振动特性,运用Matlab/Simulink软件对该悬架系统进行仿真研究,仿真结果表明,当汽车在不同等级的路面上行驶时,随着车速的提高,采用模糊PID控制半主动悬架汽车的簧载质量加速度和悬架动挠度的幅值相对于被动悬架均明显减小,表现出了良好的控制效果.轮胎动载荷与被动悬架的幅度大体相当,偶尔还比被动悬架幅值高,但综合来看,模糊PID控制器能更好地减小汽车振动,进一步提高汽车的乘坐舒适性.结果同时也说明了模糊PID控制具有很好的鲁棒性.采用磁流变减振器的半主动悬架系统有效地改善了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性.     

汽车半主动悬架控制策略研究

针对汽车被动和主动控制悬架系统存在的问题,建立了半主动悬架的控制模型,提出了一种联合的天棚地棚控制策略。讨论了天棚阻尼控制的改进算法和天棚地棚联合控制的仿真结果,发现只要改变天棚地棚联合控制调节因子α值,就可以改变阻尼在簧载质量与非簧载质量之间的分配,进而可以使簧载质量和非簧载质量都达到理想的控制效果。     

车辆主动悬架的模糊PID控制仿真

根据某车型悬架参数,建立了1/4车主动悬架Matlab/Simulink模型,选择簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷作为控制目标量,采用模糊PID复合控制技术,针对该悬架模糊控制模型的设计及仿真。仿真结果表明:与被动控制、PID控制的悬架系统性能相比,该控制策略系统的簧载质量加速度和轮胎动载荷有了显著降低,有效改善了乘坐舒适性。     

能量可再生的新型汽车半主动悬架系统研究

介绍了一种采用功率电传方式的作动器,提出了基于EHA的可能量再生的新型汽车半主动悬架样机结构。同时,建立了1/4汽车半主动悬架动力学模型,设计了用于EHA半主动悬架系统的模糊控制器和天棚控制算法,并进行了仿真试验研究。结果表明,基于EHA的半主动悬架采用模糊控制方法能够兼顾不同频率路面以及有效降低车体加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,从而提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

电液比例控制半主动悬架研究

针对车辆平顺性与安全性问题,该文提出了一种基于力输出的新型电液比例控制半主动悬架系统。并建立了1/4半主动悬架模型,应用变论域模糊控制策略进行了AMESim和Simulink的联合仿真,结果表明经过变论域模糊控制策略后的1/4半主动悬架较被动悬架簧载质量加速度降低了34.3%;悬架动挠度降低了7.3%;非簧载质量加速度降低了10.6%。     

主动悬架的直接控制算法研究

研究直接控制算法对主动悬架的控制效果。建立了二自由度主动悬架模型,比较了采用直接控制算法的主动悬架和被动悬架在随机路面和阶跃信号激励下的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的响应特性,分析了低通滤波器的截止频率对各评价指标的影响。结果表明,采用直接控制算法的主动悬架可以大幅度降低簧载质量加速度和悬架动挠度,而轮胎动载荷只有少量增加;与被动悬架相比有更好的瞬态响应性能;低通滤波器的截止频率对舒适性和操纵稳定性的影响效果相反,在实际应用中需合理选择。     

基于H∞状态反馈的商用车准零刚度空气悬架系统半主动控制

为进一步提升复杂行驶工况下配备空气悬架商用车的综合隔振性能,提出一种基于准零刚度空气悬架新构型的阻尼控制方法。首先,结合气体热力学、悬架动力学理论建立准零刚度空气悬架系统非线性模型,将悬架非线性恢复力表达式通过Taylor级数展开,把1/4车辆准零刚度空气悬架半主动控制模型归纳为考虑刚度参数不确定的线性系统。其次,引入Lyapunov稳定性理论,构建考虑悬架簧载质量加速度、动行程及轮胎动载荷的多目标性能输出指标并考虑受限约束,采用线性分式变换设计H_∞状态反馈控制策略,同时设计基于车身高度传感器为输入的Luenberger状态观测器,并将控制律设计问题转化为线性矩阵不等式的凸优化问题。最后,仿真和硬件在环实验结果表明,所提出的准零刚度空气悬架结构及半主动控制方法行之有效,能在不牺牲悬架动行程和少牺牲轮胎动载荷的前提下大幅降低簧载质量加速度,提升商用车悬架多目标综合性能。