基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制

针对磁流变悬架的非线性以及动力学模型的不确定性,提出一种基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架整车模糊控制策略。首先建立了基于磁流变减振器的整车动力学模型,并将车辆的振动控制分解垂向振动、俯仰、侧倾三个基本任务设计模糊控制器,进而设计了隶属函数和模糊控制规则;接着引入混合田口遗传算法实现对模糊控制器的隶属函数和模糊控制规则同时优化;最后进行实车道路试验来验证控制策略的有效性。试验结果表明,基于混合田口遗传算法的模糊控制能够降低确定路面激励下车身加速度峰峰值,降低随机路面激励下的加速度均方根值,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于优化前的模糊控制策略。     

考虑系统不确定性的车辆主动悬架自适应模糊滑模控制

针对车辆主动悬架系统模型不确定性所引起的控制稳定性问题,提出了一种非线性主动悬架自适应模糊滑模控制策略。为提高车辆平顺性、确保汽车行驶安全性能,建立基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊方法的四分之一车辆悬架系统非线性动力学模型,将滑模控制与自适应理论结合设计合适的滑模面函数和滑模控制律,进而基于Lyapunov稳定性理论对所提出控制器稳定性进行分析。三种不同路面激励下的数值仿真结果表明,所提出的自适应模糊滑模控制器使被控悬架在外界路面扰动下具有更好的扰动抑制能力,车辆悬架综合性能得到明显改善。     

基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计

针对主动悬架系统的质量参数不确定性以及作动器出现的随机故障对车辆行驶平顺性和控制稳定性带来的重要影响,该文提出一种基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计方法。为了描述悬架参数不确定性,基于T-S模糊模型建立1/4车辆的非线性模型,利用故障调节因子表示作动器故障的大小,进而获得考虑悬架系统质量不确定性和作动器故障的车辆主动悬架控制模型。接着,将滑模控制与自适应理论结合,设计合适的滑模面函数和滑模容错控制律,以达到故障悬架系统的容错控制目的;并基于Lyapunov稳定性理论,对所提出控制器稳定性和悬架系统安全约束性能进行了分析。最后,给出一个仿真算例,验证了所设计控制器的有效性和适用性。     

汽车半主动磁流变悬架的自适应双模糊控制方法

为了减小汽车俯仰角、提高汽车平顺性,以磁流变减振器为控制对象,提出了自适应双模糊控制的半主动悬架系统。在实验室实际测试基础上,建立了磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型和基于该磁流变减振器的半车四自由度汽车半主动悬架数学模型。分别以车身质心速度、俯仰角速度及其偏差变化率作为模糊控制器输入,设计了自适应双模糊控制器,实现了车辆半主动悬架的自适应模糊控制。利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,获得车身加速度、悬架动行程及车轮动载荷的时域响应特性,并对仿真结果进行了对比分析。结果表明,自适应模糊控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对路面破坏小,并对运行工况有一定的适应性。     

磁流变减振器半主动悬架减振特性分析

在分析一种单筒充气式磁流变减振器阻尼力模型的基础上,建立基于该磁流变减振器的1/4车辆半主动悬架的数学模型;基于模糊控制理论设计出半主动悬架模糊控制系统,并利用Simulink对系统不同工况下的工作性能进行仿真和分析。结果表明:采用模糊控制的磁流变减振器半主动悬架能有效地控制车身加速度和悬架动扰度。     

车辆磁流变半主动座椅悬架的研制

为了提高车辆驾驶员的乘坐舒适性,研制了一种基于磁流变减振器的半主动座椅悬架。分析了磁流变减振器基本原理和力学模型,建立了车辆半主动座椅悬架动力学模型,设计了用于座椅半主动悬架的模糊控制策略,并在正弦激励输入下进行了模糊控制仿真计算,试制了座椅用磁流变减振器物理样机及试验台架系统,开展了磁流变减振器阻尼特性试验和磁流变半主动座椅悬架台架试验研究。结果表明,理论仿真和试验结果基本吻合,磁流变减振器阻尼可控性好,所研制的磁流变半主动座椅悬架明显减小了座椅振动。     

基于剪切式磁流变减振器的车辆侧倾与平顺性协调控制

车辆转向时,由于普通磁流变减振器在低速下无法提供较大的阻尼力,难以有效对车辆进行侧倾控制,针对此问题,设计了一种具有低速大阻尼特性的剪切式磁流变减振器,以提升车辆的抗侧倾性能。对剪切式磁流变减振器的结构和磁场进行设计,并建立剪切式磁流变减振器阻尼力模型;通过Simulink仿真得到该减振器的输出特性曲线,并建立磁流变减振器多项式数学模型;建立车辆六自由度转向-侧倾动力学模型,基于限幅最优控制设计车辆侧倾和平顺性协调控制器,并运用MATLAB软件对磁流变半主动悬架限幅最优控制双移线工况进行动力学仿真。仿真结果表明:当车辆转弯时,相较于常规模式,抗侧倾模式下车身侧倾角和横向载荷转移率显著减小,同时车身加速度、轮胎动载荷及悬架动挠度等参数有一定的改善。研究表明剪切式磁流变减振器能够有效抑制车辆转弯时的车身侧倾,改善车身姿态,同时使车辆保持良好的平顺性,提升了车辆的弯道通行能力,防止车辆侧翻事故发生。研究结果可为磁流变半主动悬架在车辆侧倾控制中的应用提供理论支持。     

磁流变半主动悬架变论域模糊控制研究

在ADAMS/CAR中建立了基于磁流变减振器的整车多刚体动力学模型,将变论域模糊理论应用于磁流变半主动悬架控制,设计了一种改进的变论域模糊控制器,并在Matlab/Simulink中建立了控制子系统.以脉冲路面和随机路面作为输入,进行了不同车速工况的ADAMS-Matlab整车联合仿真,对被动悬架、变论域模糊控制及传统模糊控制磁流变半主动悬架的减振效果进行了比较分析,并进行了实车台架试验验证.分析结果表明,采用所设计的变论域模糊控制策略的控制效果要优于传统的模糊控制策略,磁流变半主动悬架可有效改善汽车行驶的平顺性和舒适性.     

基于模糊滑模backstepping的半主动空气悬架设计

为了研究半主动空气悬架系统对车辆行驶性能的影响,提出基于半主动空气悬架的模糊滑模backstepping控制。建立1/4二自由度半主动空气悬架动力学模型,用模糊逻辑系统逼近未知函数,解决了阻尼系数不易测的问题。该方法设计的控制器能够适应因车辆行驶状态或者环境发生改变而引起的系统参数在一定范围内的变化。仿真结果表明,与被动悬架相比,模糊滑模backstepping控制器对于提高半主动空气悬架系统减振效果更加明显。     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统控制器设计

建立电流相关磁流变阻尼器模型并设计变增益模糊控制器。首先提出动态迟滞单元来描述磁流变阻尼器的迟滞特性,并将电流嵌入到模型参数中以建立电流相关磁流变阻尼器模型。然后针对以磁流变阻尼器为半主动控制元件的2自由度1/4车辆悬架系统,设计变增益模糊控制器,通过增益改变来适应路面随机激励的变化。仿真结果表明,变增益模糊控制器可对基于磁流变阻尼器的半主动控制悬架实现有效减振控制。     

Vibration control of a smart material based damper system considering temperature variation and time delay

Summary This paper presents vibration control responses of an electrorheological (ER) damper system subjected to temperature variation and time delay. The field-dependent yield stress of the ER fluid is experimentally evaluated at various temperatures and the dynamic characteristics of the ER damper are investigated in order to obtain the time constant. These two properties are integrated with the governing model of a quarter car ER suspension system, and a sliding mode controller is formulated. Vibration control responses of a quarter car model installed with the ER damper system are evaluated under bump excitation.     

具有扰动观测器的汽车主动悬架滑模控制

基于双横臂悬架的1/4汽车模型,以降低簧载质量振动为目的,提出了具有扰动观测器的滑模控制方法。由1/4汽车模型中簧载质量的受力平衡条件,得到了1/4汽车模型的二阶线性控制系统。在路面激励位移未知时,为了估计二阶线性控制系统输入的扰动力(控制臂的作用力、悬架弹簧力、减振器阻尼力和外界干扰力的总和),给出了基于滑模控制的扰动观测器设计方法。根据扰动观测器的估计值,计算了具有扰动观测器的滑模控制的1/4汽车模型的控制力。当路面激励为阶跃位移时,计算分析了采用无控制、PID控制和滑模控制时1/4汽车模型的簧载质量加速度,结果表明:具有扰动观测器的滑模控制器可以获得更好的控制效果。通过分析不同控制参数和外界干扰力对滑模控制器效果的影响,证明了基于1/4汽车模型的具有扰动观测器的悬架滑模控制设计的有效性。     

汽车半主动悬架的滑模变结构控制

在1／4汽车动力学模型的基础上，运用滑模变结构方法设计了汽车半主动悬架滑模控制器。基本思想是以半主动悬架的近似天棚阻尼系统作为参考模型，把被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中；采用极点配置法确定滑模切换面参数；用等速趋近率改善滑模运动段的动态品质；根据滑模面上的等效控制力，确定半主动悬架的实时控制阻尼力。仿真结果表明：该滑模控制器性能稳定，具有较好的鲁棒性和跟踪性，对模型参数的变化和外界扰动有一定的适应性。仿真证实了滑模控制器设计的有效性。     

非确定因素下汽车半主动悬架的智能控制

以含磁流变阻尼器的1/4 车辆非线性半主动悬架模型为研究对象,在充分考虑该非线性系统未建模动态的基础上提出了具体的神经网络与滑模变结构控制相结合的智能控制策略,有效抑制了悬架系统的振动,使车辆行驶的平顺性与舒适性得以提高.应用神经网络的在线学习能力对非线性动力学模型的不确定部分及外界未知扰动进行了神经网络估计,确定了未知函数的上确界,构造了控制系统的滑模变量并且合理设计神经网络的自适应规律使状态变量快速接近原点.通过稳定性分析证明了此种控制方法是全局渐近收敛的,并且对未建模动态具有强鲁棒性.数值仿真结果验证了该种控制方法的有效性,得到了阻尼器两端控制电压的变化规律.     

智能TMD对高层建筑风振响应的抑制

将传统的TMD与磁流变阻尼器相结合，设计了用于高层建筑抗风的新型智能TMD。采用修正的Bingham模型来描述磁流变阻尼器的力学性能。根据滑模控制(SMC)算法，研究了如何用智能TMD半主动控制系统对高层建筑的风响应进行抑制以及当控制系统的输出反馈状态受限时的控制方法。本文算例表明，当半主动控制策略一样时，最优控制和滑模控制两种控制算法的控制效果相差不大；当结构参数出现不确定和反馈状态受限时，本文提出的智能TMD控制系统的风控效果仍然良好。     

采用磁流变阻尼器的汽车悬架系统的杂交建模

利用线性回归方法,对磁流变阻尼器阻尼力与速度、加速度间的函数关系作了线性与非线性的区分,采用神经网络对非线性部分进行建模,并结合线性部分构建了磁流变阻尼器的模型。在此基础上,融合汽车悬架的先验知识模型,建立了采用磁流变阻尼器的4自由度1/2车辆半主动悬架系统的杂交模型。最后利用SANTANA 2000型轿车的参数进行仿真,并与基于磁流变阻尼器非线性滞回模型的建模方法作了比较,结果表明:杂交建模方式结构简单、计算量小、模型准确、便于进行系统主要动力学特性的分析。     

磁流变阻尼器的模糊逼近

由于磁流变液具有非线性特性，所以磁流变阻尼器的输入输出问具有很强的非线性关系。可准确描述其非线性特性的磁流变阻尼器正模型通常非常复杂，难以直接得到逆模型。考虑到某些模糊系统的万能逼近能力，本文提出用模糊系统来逼近磁流变阻尼器逆模型的新思路。根据自适应神经模糊推理系统原理，设计两个模糊系统分别逼近磁流变阻尼器的正模型和逆模型。研究结果表明：无论是正模型还是逆模型。对于训练数据，模糊系统均可以准确逼近，而对于检验数据也可比较准确逼近。正模型的逼近效果稍好，若要提高逆模型ANFIS的逼近精度．将以增加系统复杂性为代价。模糊逼近可以推广到其它的磁流变阻尼器模型中，特别是可对正模型未知的磁流变阻尼器进行建模与控制。     

基于自适应模糊控制算法的公路桥梁MR半主动控制

摘要：为了有效处理振动控制中结构的非线性和外界荷载的不确定性,提出了基于自适应模糊控制算法（AFLC）的MR半主动控制算法。AFLC通过在线调节规则后件隶属度函数,以自适应模糊控制系统逼近等价控制律。通过引进Lyapunov稳定性理论设计了相应的自适应率。在此基础上结合限幅最优控制算法（clipped optimal）设计了适合MR阻尼器的半主动控制算法（AFLC/clipped optimal）。针对最近提出的公路桥梁控制的Benchmark问题进行仿真分析,结果表明：在不同场地类型和幅值的地震作用下,基于AFLC算法的主动和半主动控制策略都能够有效的抑制结构的地震响应,且MR半主动控制策略的控制效果与主动控制相近,表明了这种半主动控制策略具有很高的工程应用价值。     

基于神经元S型传递函数的磁流变阻尼器力学模型研究

针对已有的一些磁流变阻尼器力学模型虽然能在一定程度上反映其实际动态特性,但对于控制应用却不甚方便、精确.本文通过引入神经网络理论中的神经元S型传递函数,并结合非线性Bingham塑性模型、非线性滞环双粘性模型和非线性粘弹塑性模型,提出了一种S型磁流变阻尼器力学新模型,并利用最小二乘法对该模型的参数进行识别.试验与仿真结果表明:该模型的动态滞环特性与实际测试值能很好地吻合,该模型在实际系统中将具有良好的可控性.