主动悬架 LQG 控制与模糊 PID 控制的比较研究

为了解决主动悬架系统控制问题,建立了1／2车辆主动悬架系统动力学模型,并设计了两种应用于主动悬架的控制器：LQG控制器和模糊PID控制器。 LQG控制器以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为其性能评价指标。模糊PID控制器将PID控制器与模糊控制器并联,采用了双模糊控制,分别以质心速度及其变化率和俯仰角速度及其变化率作为前、后悬架模糊控制器的两个输入;输出分别为前、后悬架的控制力。将分别应用这两种控制器的主动悬架在Simulink中仿真,结果表明两种控制器均能很好地改善汽车平顺性和乘坐舒适性。通过对两种控制的综合比较,模糊PID控制更具有实用性。     

基于模糊PID控制器的1/2整车半主动悬架仿真研究

通过抽象简化建立1/2整车半主动悬架数学模型,并在MATLAB软件中搭建仿真模型;计算出被动悬架的簧载质量、速度及其变化率,并作为主动悬架控制的输出量。半主动悬架采用模糊PID复合控制器,用模糊控制策略对PID控制器在给定的参数范围内进行在线实时调整。研究结果表明:采用模糊PID复合控制器的半主动悬架在不同车速阶段,对改善整车的总体性能有明显作用,车身垂直加速度、车身俯仰角加速度、前后悬架动行程改善明显,提升了整车在不同车速范围内的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

基于模糊PID控制策略的二自由度半主动悬架仿真研究

通过MATLAB软件建立基于二自由度半主动悬架动力学仿真模型,计算簧载质量速度及其变化率作为半主动悬架控制的输入量;半主动悬架采用模糊PID复合控制器,用模糊控制策略对PID控制器在给定的参数范围内进行在线实时调整.计算结果表明:采用模糊PID控制器在各不同车速阶段对改善悬架的总体性能有明显作用,车身垂直加速度、悬架动行程、轮胎动行程在低速阶段改善突出,性能分别提升6.7%,4.1%,4.5%.     

基于模糊PID控制器的麦弗逊悬架联合仿真研究

通过实验测出磁流变阻尼器在不同电流作用下的力与速度关系的阻尼系数特征数据,并将所得阻尼数据导入麦弗逊悬架多体动力学模型;计算簧载质量速度及其变化率作为主动悬架控制的输出量;半主动悬架采用模糊PID复合控制器,用模糊控制策略对PID控制器在给定的参数范围内进行在线实时调整;在MATLAB中搭建悬架系统联合仿真模型。仿真计算结果表明:在各不同车速阶段,采用模糊PID复合控制器均对改善悬架的总体性能有明显作用;且车身垂直加速度、悬架动行程及车轮侧向滑移量在低频阶段改善突出,提升了整车在不同车速范围内的乘坐舒适性与操作稳定性。     

基于粒子群优化的半整车半主动模糊PI 控制悬架研究

针对不同路况下车辆悬架力学性能复杂多变的问题,利用数值分析方法研究半整车半主动悬架的性能特征。根据半整车半主动悬架的力学原理,建立半整车半主动动力学数学模型;利用2个模糊PI控制器分别控制车辆的前后轮,得到模糊PI控制悬架系统;利用粒子群算法对模糊PI控制悬架系统进行优化,得到不同悬架的车身质心加速度、车身俯仰角加速度、前后轮变形量与前后悬架动挠度性能参数的变化规律与均方根值,并分析悬架性能参数对车辆性能的影响以及各性能参数之间的内在联系。对2种PI控制悬架的可靠性进行研究,结果表明:2种PI控制悬架性能与被动悬架相比,均有很大改善,且利用粒子群优化后的模糊PI控制悬架的综合性能最好;当车辆在不同的路面行驶时,2种PI控制悬架均具有较好的可靠性。     

基于CarSim-Simulink联合仿真的整车半主动悬架模糊控制仿真研究

基于CarSim建立了整车多体动力学模型,通过汽车平顺性随机输入行驶试验方法,研究了在随机路面激励下半主动悬架对整车各姿态的影响.针对各悬架阻尼系统,运用Simulink设计了模糊控制器,有效调整悬架阻尼.通过CarSim-Simulink联合仿真提高了仿真精度和效率.仿真结果表明:在整车环境下,设计的模糊控制器能改善汽车平顺性并改善车轮的垂直载荷和有效抑制车辆俯仰和侧倾运动.     

主动悬架耗散控制系统仿真与分析

建立主动悬架半车四自由度模型,应用耗散系统理论设计了主动悬架严格(Q,S,R)-耗散状态反馈控制器,使用Matlab/Simulink对系统模型进行仿真,使用时域和频域方法分析了车身垂直加速度、俯仰角加速度、悬架动行程和轮胎动位移4项指标,与被动悬架做了对比分析.仿真结果表明,使用严格耗散控制器的主动悬架在改善车辆乘坐舒适性和行驶平顺性方面效果明显.     

汽车非线性悬架系统的无模型自适应控制方法研究

针对非线性悬架系统的控制问题,建立1/2车数学模型,提出一种双输入-双输出结构的改进型无模型自适应控制方法。该方法以车身的垂直振动加速度和俯仰角加速度为反馈量,以零加速度为控制期望,前后悬架的作动力为控制器输出。工作从双输入-双输出的紧格式动态线性化模型出发,引入一种加权改进的控制准则函数,推导出控制器数学表达式,并理论分析了悬架控制系统的稳定性。不同路面和车速的控制仿真对比结果表明,该方法相比传统的无模型自适应控制能进一步降低车身垂直振动加速度、动行程、轮胎形变,以及车身的俯仰角加速度,能更好地改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于对角递归神经网络的汽车主动悬架控制

为了提高电动汽车行驶平顺性及操纵稳定性,针对电动汽车悬架进行振动分析,建立了七自由度汽车电动主动悬架模型,设计四轮全驱电动汽车电动主动悬架结构及其控制系统.重点针对电动汽车主动悬架特点设计对角递归神经网络(DRNN)控制器,选取车身垂向加速度、悬架动行程和轮胎动行程作为神经网络控制器输入,采用梯度下降法对神经网络权值进行在线调整.仿真结果表明,具有DRNN控制器的电动主动悬架控制效果较PID控制主动悬架和被动悬架有显著提高,有效改善了汽车行驶平顺性及操纵稳定性,也说明所设计的控制策略在电动汽车电动主动悬架控制方面的有效性.     

汽车半主动悬架神经模糊融合网络控制

针对汽车半主动悬架模糊控制器的模糊控制规则无法有效调整的问题,建立了两自由度1/4车辆模型.利用白噪声模拟路面激励并作为系统的输入,将人工神经网络与模糊逻辑控制相融合,采用人工神经网络模拟模糊控制过程,实现了模糊规则的自适应调整.将直接控制力作为参考控制力对神经网络进行训练,输出控制力结合开关控制策略实现悬架的半主动控制.仿真分析表明,神经模糊融合网络控制器相对于模糊控制器和被动悬架,使悬架性能得到了显著的改善.     

基于改进天棚阻尼的半主动悬架系统动力学与电磁兼容特性分析

磁流变阻尼器(MRD)对实现智能车辆悬架系统具有重要的应用价值. 在建立整车7-DoF悬架系统模型和修正的MRD Bouc-wen滞环模型基础上,应用磁流变(MR)“四分之一”车辆悬架系统的改进型天棚阻尼控制策略,设计了一种对整车4个MR悬架子系统进行独立控制的半主动异步控制器,并考虑整车前、后轮的间距,应用带延时的谐波和平滑脉冲,及实测的随机路面信号作为路面对车轮的激励输入,对MR悬架和被动整车动力学系统的垂直、俯仰和侧倾运动性能进行了系统的比较研究,同时验证了控制器的电磁兼容特性. 结果表明:提出的基于天棚阻尼策略的半主动控制器能理想地改善MR整车悬架系统的乘坐舒适性和操纵安全性等多目标悬架性能,其控制电流的传导与辐射噪声均满足国家标准要求,为进一步开展MR智能车辆悬架系统的半主动解耦控制研究奠定了理论基础.     

Development of a Composite Suspension with a Coil and Hydro-Pneumatic Spring

A new composite suspension is developed, where a coil spring and a hydro-pneumatic spring are used in order to improve the poor reliability of off-road vehicle with pure hydro-pneumatic suspension. According to road conditions, the two springs play different roles. The method for matching the composite suspension stiffness and distributing the load is proposed. The working pressure of hydro-pneumatic spring as well as the load and stiffness characteristics of composite suspension is compared with a pure hydro-pneumatic suspension. In addition, the ISO weighted vehicle body acceleration, suspension travel and relative dynamic load of the wheels between two kinds of suspension are analyzed with a quarter vehicle mode. The simulation result shows that the developed composite suspension is more suitable for off-road vehicle than the one hydro-pneumatic suspension, because the composite suspension can reduce the working pressure, improve the reliability and keep a similar ride comfort with hydro-pneumatic suspension.     

汽车悬架K＆C特性分析及其对整车性能的影响

为研究汽车悬架的K＆C特性及其对整车性能的影响,在ADAMS/Car环境下,双轮同向跳动仿真中建立麦弗逊悬架多刚体动力学模型与多柔体动力学模型,在侧向力与纵向力仿真中建立麦弗逊悬架多柔体动力学模型。仿真结果表明,此悬架具有较好的K＆C特性,对整车操纵稳定性和平顺性有积极作用。     

六自由度汽车1/2模型分层建模与振动控制研究

本文针对六自由度半车悬架结构特点提出了一种并行振动控制方法。在对簧载质量进行受力分析的基础上,推导得到前、后两个四分之一悬架间的耦合定量关系,建立分层模型,并以此为基础构建分层振动控制算法。中央控制层以悬架质心处的垂直、俯仰角加速度为控制目标,前、后两个四分之一悬架构成的底层分别结合鲁棒（H∝）和线性二次高斯型（LQG）控制策略并接受中央控制层的协调指令。MATLAB的仿真计算表明：与传统控制相比,控制量的计算时间大幅缩短,因而可以针对路面激励实施详尽的控制,达到改善汽车行驶平顺性的目的。     

汽车主动悬架H2/H∞多目标优化控制

为协调主动悬架各项相互冲突的性能,采用基于H₂/H_∞混合控制进行约束优化,解决半车电液主动悬架系统多目标优化控制问题。选择路面扰动到悬架质量垂直加速度和俯仰角加速的闭环传递函数的H₂范数为平顺性指标,路面扰动到悬架动行程、主动控制力和轮胎动位移的闭环传递函数的H_∞范数为操纵稳定性指标,选择合理的γ₁值,最终求出全状态最优控制律。仿真中假设平整路面上有一个包块,作为路面扰动脉冲输入,将该控制方案与半车被动悬架的时域仿真结果进行对比。结果表明该方案较好地解决了舒适性与操纵稳定性指标之间的矛盾。     

汽车半主动空气悬架自适应模糊神经网络控制

考虑空气悬架弹簧刚度可调的特性,建立了车辆5自由度的半主动悬架非线性动力学模型.提出了一种基于自适应模糊神经网络系统结构的模型,参考自适应控制方法来研究汽车半主动空气悬架的非线性控制问题,并考虑半车模型前后悬架的输入时滞,对其进行了仿真分析.研究结果表明:该控制方法能够使人体垂直加速度、车身垂直加速度和俯仰角加速度都得到很大的衰减,可在一定程度上减少路面对车身的振动冲击,提高汽车的行驶平顺性.     

基于限滑差速器驱动的防滑控制

在分析限滑差速器力矩传递特性基础上,建立了限滑差速器、液压控制系统和后轮驱动汽车整车动力学方程.以驱动轮滑转率和角速度差变化率为控制门限设计了控制逻辑.采用Simulink/Stateflow工具箱,设计了逻辑门限控制器.在分离附着路面上进行了整车加速性能仿真研究,结果表明,基于限滑差速器的驱动防滑控制系统能充分利用高附着路面附着力,有效抑制左右驱动轮转速差,提高车辆驱动性能.