基于故障补偿的高速列车主动悬架主动容错控制

针对高速列车主动悬架作动器故障对列车运行稳定性和乘坐舒适性的影响,提出了一种基于故障补偿的高速列车主动悬架主动容错控制方法。建立了1/4车体横向二自由度高速列车主动悬架模型及作动器故障模型,设计鲁棒H_∞输出反馈控制器作为高速列车主动悬架的常规控制器。基于自适应观测器设计高速列车主动悬架作动器在线故障估计器,并以故障估计结果作为输入设计故障补偿器,补偿高速列车主动悬架作动器故障带来的作动力损失,由常规控制器和故障补偿器共同作用实现高速列车主动悬架主动容错控制。采用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,基于自适应观测器的在线故障估计器可有效估计作动器常见故障的真实值大小,且故障估计的误差较小,并在基于故障补偿的高速列车主动悬架主动容错控制下,使高速列车故障悬架性能在短暂时滞后恢复至与正常悬架性能相接近的水平。     

电磁混合主动悬架内分泌复合天地棚控制研究

为了改善汽车平顺性与操纵稳定性,且实现振动能量回收,设计了一种基于电磁直线混合作动器(EMLHA)的主动悬架系统。根据汽车行驶工况将悬架运动划分为经济、安全、舒适和综合这4种模式;将包含长反馈与短反馈的内分泌控制与天地棚控制相结合,提出了一种内分泌复合天地棚控制策略;采用加权优化函数与能耗最低优化函数确定了悬架不同模式下最优天地棚阻尼系数,并设计了内分泌控制规律,在随机路面进行时频域仿真分析。结果表明:相比天地棚控制,内分泌复合天地棚控制减振效果更优,对变化参数仿真具有较好的适应性,改善了汽车平顺性与操纵稳定性,且回收了部分振动能量。     

电磁混合主动悬架多模式协调切换控制

针对直线电机主动悬架输出力相对较小而影响减振性能的问题,设计了电磁混合主动悬架结构和多模式协调切换控制策略。首先,动态调整引力常数提升引力搜索算法的全局搜索能力和局部开发能力,解决了引力搜索算法易早熟收敛、陷入局部最优的问题;其次,根据不同控制目标设立相应的适应度函数,利用改进后的引力搜索算法优化对应目标函数下线性二次型最优（linear quadratic gaussian,简称LQG）控制的加权系数;最后,分析并确定了电磁混合主动悬架在不同车速下的电磁阀最优控制电流,设计电磁混合主动悬架的电流切换控制器,仿真分析悬架的减振性能,并开展台架试验。仿真与试验结果表明：相比LQG控制,多模式协调切换控制的悬架系统低速时簧载质量加速度均方根值减小31.09%,高速时轮胎动载荷均方根值减小32.20%,中速时簧载质量加速度均方根值和轮胎动载荷均方根值分别减小25.28%和23.56%;多模式协调切换控制策略能有效提升车辆的平顺性和操纵稳定性。     

车辆主动悬架自适应模糊滑模控制研究

针对主动悬架系统具有的非线性和不确定性,结合滑模控制的鲁棒性和模糊控制的优势,建立自适应模糊滑模控制策略。确定滑模切换面参数,应用切换控制方法和函数逼近技术改善滑模运动的动态品质,并利用模糊语言达到控制悬架振动的效果。以车辆1/4主动悬架动力学模型为对象进行仿真,结果显示,与传统的模糊控制相比,自适应模糊滑模控制能有效地改善路面变化对悬架的影响。     

基于混合鲁棒控制的电磁主动悬架动力学分析

基于主-转矩跟踪环路结构设计了一种H2/H∞混合控制策略对电磁主动悬架进行动力学控制。首先,设计了主-转矩跟踪环路的结构,在此结构中,主环路基于整车悬架模型采用H2/H∞混合控制策略计算电磁作动器的需求转矩。将车身加速度、悬架工作行程以及轮胎动位移作为H2性能指标,而悬架工作行程和需求转矩则是H∞的性能指标;转矩跟踪环路通过滑模控制来操控三相电机跟踪需求转矩。最后在MATLAB/Simulink软件环境下进行了仿真,结果表明应用本控制策略的电磁主动悬架可以显著提升驾乘舒适性,同时也具备良好的鲁棒性。     

基于H2/H∞控制的汽车主动悬架最优鲁棒容错控制

为提高汽车主动悬架控制可靠性和控制效果,针对悬架参数摄动和作动器故障,提出一种基于H2/H∞的最优鲁棒容错控制方法。考虑作动器常见故障、悬架刚度与阻尼系数摄动,建立故障悬架模型。基于H2/H∞状态反馈控制,利用有界实引定理推导出悬架最优鲁棒容错控制器设计条件。运用LMI工具箱离线设计控制器,并在MATLAB/Simulink环境下进行大量仿真计算。结果表明,设计的最优鲁棒容错控制器能改善汽车主动悬架乘坐舒适性,亦能改善故障悬架乘坐舒适性,且在控制效果上均优于完好无故障状态下设计的控制器。     

车辆主动悬架模糊控制

车辆的振动影响其平顺性,采用主动悬架可以有效减小振动.建立了带主动悬架的振动模型,利用模糊控制理论对悬架减振控制.仿真结果表明,车辆簧上质量的垂向、俯仰及侧倾振动大幅减小,说明采用模糊控制的主动悬架对车辆减振是可行的.     

采用EKF状态观测器及滑模算法结合的半车主动悬架控制

针对主动悬架控制可能面临的平顺性、悬架动挠度及车轮动载性能冲突,以及考虑参数不确定与外界干扰带来的鲁棒性问题,论文基于非线性滤波方法设计了滑模控制器以综合改善悬架性能;根据控制算法所需实时而准确的车辆状态信息需求,采用扩展卡尔曼滤波方法设计了状态观测器。分别进行随机路面激励、正弦路面激励和凸块路面激励仿真分析,结果显示所设计控制器具有良好的路面适应性,在不牺牲悬架动挠度的情况下,可以有效改善车辆平顺性及轮胎抓地力,有利于综合提升车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

1/4车辆-座椅悬架系统集成最优控制

建立了具有三自由度的1/4车辆-座椅悬架系统模型,并分析了车辆悬架阻尼系数和座椅悬架阻尼系数对车辆减振性能的影响。基于最优控制理论,提出了一种联合车辆主动悬架与座椅主动悬架的集成最优控制,从而实现同时反馈调节车辆悬架和座椅悬架所需的控制力。同时,分别对车辆-座椅悬架系统集成最优控制、单独车辆悬架控制、单独座椅悬架控制及被动悬架控制的各项幅频特性进行了数值仿真分析。分析结果表明:相对于被动悬架控制,集成最优控制、单独车辆悬架控制和单独座椅悬架控制下的座椅加速度分别下降了68. 2%、58. 5%和37. 4%;车辆悬架动行程分别下降了31. 3%、17. 5%和11. 1%;轮胎动位移则分别下降了59. 6%、51. 9%和9. 6%;所提出的集成最优控制策略能更好地改善车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。     

PID-Fuzzy混合控制汽车主动悬架

建立了一个基于PID-Fuzzy混合控制的汽车主动悬架系统模型。该模型是一个四自由度的线性系统,受到了路面的不规则激励。主动控制是PID控制和模糊控制两种控制方法的叠加。PID控制使用车身的垂直加速度作为输入变量,模糊控制作为PID控制的补充,以车身旋转角加速度和旋转角速度作为输入变量。仿真结果显示文章提出的主动悬架系统对于车身的减振是非常有效的。     

电液自供能式车辆主动悬架多模式切换控制

为了克服主动悬架耗能大的缺点,提出一种基于电动静液压作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)的自供能式主动悬架结构。分别建立了该系统主动模式和馈能模式下的数学模型,分析了EHA主动悬架系统实现自供能的能量平衡条件,设计了包含上层切换控制器和下层天棚控制器的分层协调切换控制策略,仿真分析了天棚阻尼系数对改善悬架性能和实现自供能的影响,并通过仿真分析设计了合理的天棚阻尼系数。结果表明,该EHA自供能式主动悬架系统改善了悬架动态性能,实现了能量自供能,有效克服了主动悬架耗能大的缺陷。     

主动悬架的二阶滑模容错控制研究

针对主动悬架执行器故障,基于终端滑模和二阶超螺旋滑模算法,研究不同路面激励及不同执行器故障下悬架系统特性,实现主动悬架容错控制的目的.首先建立了七自由度悬架模型和非线性液压执行器模型,将悬架系统分为簧载质量运动的内部动力学和含有执行器子系统的外部动力学;然后引入非奇异快速终端滑模控制器来抑制簧载质量运动加速度,并利用超螺旋滑模控制器来跟踪终端滑模产生的期望控制力,使主动悬架在外部干扰及执行器故障工况下仍能保持期望性能;最后利用Lyapunov方程证明了超螺旋滑模控制器的稳定性.仿真结果表明:控制算法能有效提升车辆振动系统的性能;相比于传统的H∞控制,二阶滑模能更有效地提升系统的可靠性.     

主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制

为改善汽车的平顺性和操纵稳定性,建立了包含主动悬架与主动横向稳定杆的整车动力学模型,并根据主动悬架与主动横向稳定杆两个系统间的耦合关系,分别设计了主动悬架与主动横向稳定杆的子控制器,将PID与线性控制相结合,设计了PID集成控制策略。在MATLAB/Simulink中对汽车的转向工况进行了仿真。仿真结果表明,PID集成控制策略有效,可提高车辆的操纵稳定性和平顺性。     

基于单神经元PID的车辆主动悬架最优自适应控制

为克服路面一车辆系统中存在的动态行为不确定性，针对1/4车辆主动悬架系统，设计了一个基于单神经元PID的自适应控制器，并采用二次型性能指标对控制器参数进行了优化设计。研究了系统在随机路面激励条件下的时域响应，计算了振动响应的均方根值，考察了在变参数条件下控制器的鲁棒特性。仿真结果表明，该控制器能有效改善车辆的综合性能，尤其是平顺性和舒适性，且鲁棒性好，对模型参数的变化具有一定的适应性，便于实现和应用。     

车辆主动悬架的控制策略及物理实现

本文初步探讨了最优控制、天棚阴尼控制、自校正控制、模糊控制以及神经网络控制等策略在汽车上主动悬架中的应用情况，并以电控悬架说明了主动悬架的实现问题。     

带主动横向稳定杆的混合电磁悬架性能研究

为了提高半主动混合电磁悬架抗侧倾性能,将主动横向稳定杆与其进行集成。在Adams/Car中建立了带主动横向稳定杆及混合电磁悬架的整车底盘模型,并在Simulink中建立了混合电磁悬架的改进天棚控制策略以及主动横向稳定杆的模糊比例控制策略,通过所设计的模糊规则可以使得主动横向稳定杆的刚度在不同工况下与混合电磁悬架性能要求相匹配。联合仿真结果表明:带有主动横向稳定杆的半主动混合电磁悬架在匀速直线行驶时,能够更好地提高乘坐舒适性以及振动能量回收性能,在转向或侧倾角过大时,能够更快地调整车身姿态以提高操稳性。     

整车主动悬架解耦控制

由于车辆各个车轮受路面的激励,车辆簧上质量的振动耦合了各个车轮引起的振动。为使车辆有效减振,建立了带主动悬架的整车非线性模型并利用微分几何方法对该非线性模型进行解耦。经过解耦的悬架系统簧上质量的垂向、俯仰和侧倾振动互相独立,成为独立的线性子系统,从而可以实现对其单独控制。设计了减振控制律,对解耦的悬架系统减振。仿真结果表明,簧上质量各个方向振动大幅衰减,说明该控制方法是有效的。     

Fuzzy-PID在车辆液压悬架主动减振系统中的应用

根据车辆液压主动悬架的基本结构,选用电液伺服阀控制的液压缸作为执行元件,通过力学分析建立了两自由度的车身及悬架系统数学模型,并设计了一种新型的Fuzzy-PID控制算法,对悬架系统进行控制。仿真结果表明,该方案能更有效地改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

车辆主动悬架控制策略的联合仿真研究

根据PID控制原理、模糊控制理论和神经网络控制理论,建立主动悬架单神经元控制器和神经网络PID控制系统,主要是利用S函数建立了主动悬架单神经元控制器;并建立了由三层BP神经网络进行在线辨识,并在此基础上建立对神经PID控制器权值进行在线调整的在线辨识神经PID控制系统,并进行联合仿真,将其输出的振动加速度等参数与传统的PID控制策略进行分析和比较,模糊控制理论和神经网络控制理论的应用对悬架的平顺性有更好的改善作用,也说明了采用联合仿真方法的有效性和准确性。     

基于作动器非线性特性的电磁主动悬架混合控制

针对电磁主动悬架直线作动器的非线性特性对控制系统性能的影响问题,基于磁场谐波理论建立了输入电流与电磁作动力的非线性数学模型.结合作动力输出模型与悬架系统,建立了电磁主动悬架非线性动力学模型,分析作动器非线性特性对主动悬架性能的影响.为了消除影响,设计了基于滤波递归最小二乘法(FxRLS)自适应滤波补偿的多目标粒子群H ...