基于模糊控制电控空气悬架车身高度控制策略研究

针对车身高度调节过程中,电控空气悬架充排气而产生的非线性特性,建立了电控空气悬架的管路流量模型、空气压力模型及空气悬架动力学模型。为了消除调节过程中产生的高度误差,设计了适用于非线性控制的模糊控制器,并与电控空气悬架系统模型联合建模仿真。结果表明,模糊控制能够快速稳定的对车身高度进行调节。     

七自由度主动空气悬架最优控制的研究

在深入研究空气悬架特性的基础上,应用汽车系统动力学理论建立了新型七自由度主动空气悬架整车模型。控制方法是整个主动空气悬架控制技术的核心,对主动空气悬架的特性有着举足轻重的影响。根据二次型最优控制器的设计原理设计了主动空气悬架二次型最优控制器(LQR),同时建立了随机路面的四轮输入模型。仿真结果表明:与被动空气悬架相比,最优控制的主动空气悬架能有效控制车身垂直加速度、车身侧倾角加速度和车身俯仰角加速度。     

基于滑模变结构的陀螺稳定平台非线性解耦控制

为了消除陀螺稳定平台系统中各框架间的非线性耦合影响,设计了一种滑模非线性解耦控制算法.分析了高精度三轴陀螺稳定平台框架间的非线性耦合特性,建立了系统的动力学模型.利用非线性微分几何方法对系统进行了输入输出解耦控制设计,结合模型跟踪滑模变结构控制方法消除了系统解耦控制中的非线性扰动因素.针对滑模控制中的抖动问题,设计了带有边界层的积分滑模控制器,有效减弱了控制器的抖振现象,提高了系统解耦精度.在某型号电视导引头稳定平台系统中测试表明了该解耦控制方法的有效性和可行性.同PID方法和不带边界层的滑模控制方法相比较,该解耦方法的解耦效果明显优于其他两种方法.     

用模糊逻辑控制(ABS)系统改善制动性能和方向稳定性

ABS系统设计了一简单有效的模糊逻辑控制,可改善汽车制动时的制动性能,以及在均匀和不均匀(μ-分离表面)的摩擦表面上的转向制动的机动性。该系统由前后两工作控制器组成。第一控制器工作于纵向滑动,第二控制器负责车辆侧向滑动控制。在非线性轮胎特性的四轮非线性车辆模型上实行模糊逻辑控制。同时与没有模糊逻辑控制ABS系统的车辆模型比较,评估控制器性能。     

基于模型参考的主动空气悬架模糊自适应滑模控制

针对主动空气悬架这种时变、非线性复杂系统,以空气悬架客车1/4模型为控制对象,提出了模糊自适应滑模控制策略(FASMC),其中模糊自适应系统用来处理空气悬架系统的非线性和参数不确定性,并以最优控制的理想空气悬架作为参考模型。仿真试验表明,所提出的控制器能够有效降低车身振动幅度、提高车辆的可操纵性。     

主动磁力轴承支承刚度特性研究

以单自由度磁力轴承为研究对象,建立非线性支承力模型,通过对磁力轴承非线性支承力特性的分析,揭示出磁力轴承支承刚度与控制器参数之间的非线性关系,对磁力轴承结构设计以及控制器的设计具有指导作用.基于非线性支承力模型和线性支承力模型设计不同的控制器,对磁力轴承转子系统进行刚度试验,结果表明,基于非线性刚度模型设计的控制器具有较好的稳定性和较高的刚度,并满足系统的回转精度要求.     

一种水下机器人混合模糊P+ID控制方法

针对具有非线性动力学特性的水下机器人的运动控制,提出采用解析式描述的单输入模糊控制器取代常规数字PID控制器中的比例项,并保持原有常规PID控制器的结构和参数不变,得到一种混合模糊P+ID控制方法.研究了水下机器人混合模糊P+ID控制的参数调节方法,并采用小增益定理分析了引入模糊控制后的系统输入输出稳定性.采用水下机器人的非线性动力学模型进行了仿真实验,结果表明提出的混合模糊P+ID控制具有比常规PID控制更好的性能.     

车辆空气弹簧参数对动力学性能的影响

基于气体热力学和流体力学在AMESim平台建立非线性空气弹簧模型,将其应用到UM建立的高速车辆模型中,对比分析了空气弹簧非线性弹簧模型和线性模型对车辆动力学性能的影响,研究了空气弹簧结构参数对车辆运行平稳性的影响.仿真计算结果表明:非线性空气弹簧要比线性弹簧更接近实际且在低频时非线性特性较为明显.橡胶气囊体积和节流孔直...     

基于模型控制的并联机构机器人腿简化建模与辨识方法研究

四足机器人因具有负载高、误差小、运动能力强等优点而拥有广阔的应用前景,但是其内部结构复杂,控制要素多,使得基于模型控制的难度加大.分析2自由度机器人腿结构,得到执行器力与广义力的关系,对该结构进行简化建模,将2自由度机器人腿简化为2自由度机械手模型,利用系统识别方法获取简化模型动态参数.为了验证建模的可靠性,对简化的模型进行了仿真实验验证.采用非线性同步控制器和PD控制器,分析了本文模型的跟踪控制性能指标.结果显示:两种控制器都能取得较好的控制效果,非线性同步控制器在性能指标上优于PD控制器.本文所提的简化模型建模方法可以有效地消除闭环系统中的非线性模型效应.     

具有迟滞和蠕变特性压电作动器的模糊自适应逆控制方法

针对具有迟滞和蠕变特性的压电作动器非线性模型,提出了一种前馈控制和反馈控制相结合的自适应模糊逆控制方案。在前馈控制器中压电作动器的迟滞和蠕变非线性特性的逆模型由自适应模糊逻辑系统近似;在反馈控制器中比例控制器用来调节压电作动器的输出误差。该方法可以实时补偿压电作动器的迟滞和蠕变特性,减少作动器跟踪误差。仿真计算结果表明了该方法的有效性。     

ECAS系统控制模式及控制策略

为了提高汽车平顺性和操纵稳定性,引入ECAS/ESAC系统,将决策控制做为空气悬架系统的控制策略,再根据对悬架偏频大小的要求和空气弹簧刚度特性,逆推出空气弹簧高度的结果调节范围,根据车速确定高度的控制策略,通过遗传算法的优化实现弹簧刚度与减振器阻尼的匹配,根据匹配结果最终确定阻尼的控制模式和控制策略。分别利用非线性系统半车动力学模型和蛇形试验仿真在此系统下的汽车平顺性和操纵稳定性。仿真结果及试验表明：在随机路面条件下,由于控制策略的实施,空气悬架系统的平顺性和操纵稳定性均有所提高。     

Semi-active Sliding Mode Control of Vehicle Suspension with Magneto-rheological Damper

The vehicle semi-active suspension with magneto-rheological damper(MRD) has been a hot topic since this decade, in which the robust control synthesis considering load variation is a challenging task. In this paper, a new semi-active controller based upon the inverse model and sliding mode control(SMC) strategies is proposed for the quarter-vehicle suspension with the magneto-rheological(MR) damper, wherein an ideal skyhook suspension is employed as the control reference model and the vehicle sprung mass is considered as an uncertain parameter. According to the asymptotical stability of SMC, the dynamic errors between the plant and reference systems are used to derive the control damping force acquired by the MR quarter-vehicle suspension system. The proposed modified Bouc-wen hysteretic force-velocity(F-v) model and its inverse model of MR damper, as well as the proposed continuous modulation(CM) filtering algorithm without phase shift are employed to convert the control damping force into the direct drive current of the MR damper. Moreover, the proposed semi-active sliding mode controller(SSMC)-based MR quarter-vehicle suspension is systematically evaluated through comparing the time and frequency domain responses of the sprung and unsprung mass displacement accelerations, suspension travel and the tire dynamic force with those of the passive quarter-vehicle suspension, under three kinds of varied amplitude harmonic, rounded pulse and real-road measured random excitations. The evaluation results illustrate that the proposed SSMC can greatly suppress the vehicle suspension vibration due to uncertainty of the load, and thus improve the ride comfort and handling safety. The study establishes a solid theoretical foundation as the universal control scheme for the adaptive semi-active control of the MR full-vehicle suspension decoupled into four MR quarter-vehicle sub-suspension systems.     

半主动悬架 EHA 阻尼器控制器设计

悬架是汽车的重要组成部分,对汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性有很大影响。在分析目前国内外汽车半主动悬架的基础上,提出基于电液作动器EHA(electro-hydrostatic actuator)的半主动悬架阻尼可调控制器原理,并进行了该控制器的设计。     

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.     

电液半主动馈能悬架非线性建模与协调性优化

为了协调电液半主动馈能悬架的减振性能与馈能性能,建立了基于电液作动器的半主动馈能悬架的非线性模型,开展了力学特性试验,并采用最小二乘递推算法对系统模型进行了参数辨识。分析了电液作动器主要参数对悬架减振性能和馈能性能的影响,采用遗传算法对电液作动器主要参数进行了优化,并进行了台架试验。试验结果表明,频率2Hz、幅值30mm的正弦路谱输入下,优化后的电液半主动悬架簧载质量加速度降低22.23%,馈能功率提高40.51%,在保证满足一定的车辆乘坐舒适性和行驶安全性的要求下,悬架馈能性能得到明显提高。     

汽车悬架系统混沌运动的自适应反演滑模控制

从存在干扰作用的不确定性汽车悬架系统出发,结合反演设计理论,提出悬架系统混沌运动的自适应滑模控制方法。该方法利用自适应律对系统所受不确定性因素进行估计,采用Lyapunov函数理论证明该控制器的渐进稳定性。仿真结果表明：即使存在悬架系统参数时变、模型不确定以及不同等级路面激励干扰情况,该控制方法也能对悬架系统混沌运动进行有效控制,使无序的振动位移和速度向稳定状态转变,且其数值大幅降低,同时悬架系统的垂直振动加速度也明显减小,车辆行驶的平顺性和安全性提高。由于控制器不依赖汽车悬架系统模型中的非线性项,且控制器中的自适应干扰估计能有效抵消不确定性因素所带来的影响,具有良好的自适应性和鲁棒性,因此研究结果可望为设计汽车可控悬架系统、提高乘坐舒适性,提供有用的控制方法参考。     

越野车半主动悬架的变论域模糊PID控制

为了改善半主动悬架的控制效果,利用变论域理论对模糊PID控制器的输入论域和输出论域进行调节。根据阻尼可调两级压力式油气悬架的力学特性,建立半车半主动悬架动力学模型,在MATLAB/Simulink中构建半车半主动悬架控制模型,以冲击路面和随机路面作为输入激励进行仿真。结果表明,不同路面激励下,变论域模糊PID控制悬架和模糊PID控制悬架的减振效果均明显好于被动悬架,在冲击路面激励下的减振效果较好。冲击路面激励下,相较于模糊PID控制悬架,变论域模糊PID控制悬架的前、后车身垂直加速度和车身俯仰角加速度均方根分别减小30.89%,34.36%,37.00%,车身动挠度均方根比较接近,进一步提高了越野车的行驶平顺性。     

基于神经网络的半主动悬架自适应模糊控制研究

在建立了五自由度车辆半主动悬架系统模型的基础上，将神经网络与模糊控制结合起来，提出一种基于神经网络的自适应模糊控制半主动悬架系统，其控制器由模糊神经网络控制器和模糊网络组成，采用快速的变斜率梯度下降算法学习，具有自适应学习功能。仿真计算表明，与被动悬架相比，神经网络自适应模糊控制性能明显优于一般的Fuzzy控制，半主动悬架系统在减小振动，提高车辆平顺性方面优于被动悬架，且车轮动载荷和悬架动挠度也得到明显改善。台架试验同样表明了半主动悬架的优良减振性能。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明：基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

整车半主动悬架模糊控制研究

为了提高半主动悬架的控制效果,设计了节流口可调式阻尼减振器,根据汽车系统动力学原理建立了半主动悬架整车模型,采用Mamdani模糊控制策略,设计了基于可调阻尼减振器的汽车半主动悬架双模糊控制器,并以某微型轿车为例在Matlab/Simulink环境下进行了阶跃激励仿真试验和随机路面激励仿真试验.仿真结果表明,采用所提出的模糊控制策略改善了汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性,同时还降低了悬架被击穿的可能,提高了轮胎的接地性.