基于量子粒子群算法的主动悬架分数阶控制策略

结合分数阶微积分理论,针对1/4车辆主动悬架模型,设计一种以车身垂向加速度为反馈变量的分数阶控制器。综合车身垂向加速、悬架动挠度和车轮相对动载荷3个指标,建立优化指标的无量纲评价函数。将分数阶控制器的比例系数、积分系数、积分阶次、微分系数及微分阶次当作五维空间粒子,采用量子粒子群算法(QPSO)确定最优粒子。利用MATLAB软件建立悬架系统仿真模型,分别对被动悬架、含整数阶控制器的主动悬架及含分数阶控制器的主动悬架进行时域和频域仿真研究,对比结果表明,相对于整数阶主动悬架与被动悬架,含分数阶控制器的主动悬架明显改善了汽车平顺性。基于量子粒子群算法的主动悬架分数阶控制策略能更有效地抑制车身共振、改善汽车乘坐舒适性。     

基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制

现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架的动力学性能。针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究,利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算,分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明,基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性,其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。     

基于粒子群算法的重型车辆悬架路面友好性非线性优化EI北大核心CSCD

针对重型车辆悬架系统的非线性优化问题,提出了采用粒子群算法进行悬架系统优化设计方法。以四分之一汽车模型为研究对象,以车轮最大动载荷最小化为目标,以非簧载质量的固有频率为约束条件,建立了改善被动悬架系统性能的优化模型。通过粒子群算法求解该优化问题,以少量的迭代次数得到了性能优良的悬架参数,如悬架刚度和悬架阻尼。对设计的悬架系统进行时域和频域性能分析,并详细讨论了该方法与遗传算法优化的本质区别,结果表明,粒子群算法可以快速地得到一个较好的优化结果,这为设计人员后续的修改设计提供重要参数,同时为解决含有非线性问题的新型悬架系统优化设计提供了一种新的可行方法。     

基于粒子群算法的重型车辆悬架路面友好性非线性优化

针对重型车辆悬架系统的非线性优化问题,提出了采用粒子群算法进行悬架系统优化设计方法。以四分之一汽车模型为研究对象,以车轮最大动载荷最小化为目标,以非簧载质量的固有频率为约束条件,建立了改善被动悬架系统性能的优化模型。通过粒子群算法求解该优化问题,以少量的迭代次数得到了性能优良的悬架参数,如悬架刚度和悬架阻尼。对设计的悬架系统进行时域和频域性能分析,并详细讨论了该方法与遗传算法优化的本质区别,结果表明,粒子群算法可以快速地得到一个较好的优化结果,这为设计人员后续的修改设计提供重要参数,同时为解决含有非线性问题的新型悬架系统优化设计提供了一种新的可行方法。     

半主动抗俯仰液压互联悬架俯仰动力学的研究

在城市交通中,车辆频繁的加速和减速会引起车身俯仰振动,从而导致乘坐不适,甚至晕车。基于粒子群算法的类天棚控制和PID控制,研究一种阻尼连续可调的抗俯仰液压互联悬架系统。建立包含制动系统、轮胎和液压互联悬架系统的半车模型;分析液压互联悬架刚度阻尼特性和阻尼阀孔径对车身俯仰角平顺性的影响;设计类Skyhook和PID控制器,采用粒子群算法整定控制参数;利用Simulink和Amesim联合仿真模拟直线制动工况,分析平顺性优化效果和制动安全性。结果表明,与被动悬架相比,半主动抗液压互联悬架有效地提高车辆的平顺性。     

车辆ISD悬架系统网络综合及性能分析

为进一步改善车辆的乘坐舒适性,将惯容器元件应用到车辆被动悬架系统,构建ISD悬架,利用网络综合方法确定ISD悬架结构。以车身加速度均方根值为优化目标,求解出ISD悬架的正实阻抗传递函数,然后用惯容器、弹簧、阻尼元件将之物理实现出来,建立1/4车辆悬架模型。采用多目标优化方法对ISD悬架参数进行优化,在此基础上,分析随机和脉冲激励下ISD悬架系统的综合性能。结果表明,与传统悬架相比,ISD悬架系统具有良好的动态性能,车身加速度均方根值减小了26.83%,1~3 Hz范围内有效抑制了车身垂直振动,改善了车辆在低频段的乘坐舒适性。     

基于加速粒子群算法的车辆座椅悬架最优控制研究

针对传统最优线性二次型控制器中加权矩阵往往由设计者根据经验确定的问题,提出一种应用加速粒子群算法确定加权矩阵的方法。建立"车轮-车身-座椅、人体"6自由度随机振动系统模型,采用加速粒子群算法对座椅悬架进行参数优化,并对优化后系统进行最优线性二次型控制。将基于加速粒子群算法的最优线性二次型座椅悬架系统中"座椅、人体"垂向加速度与初始系统及基于常规粒子群算法和遗传算法的最优线性二次型控制系统进行对比,验证了此控制系统的有效性和优越性。     

阻尼连续可调半主动悬架平滑天棚控制策略研究

为了验证平滑天棚控制的有效性和其有效的参数优化算法，以2自由度悬架系统模型为研究对象，建立综合性能评价指标，经过粒子群算法优化参数，仿真结果表明，与被动悬架相比，综合性能评价指标提升11.17%。以舒适性为控制目标，采用随机路面激励，平滑天棚控制的簧上质量加速度均方根值与被动悬架和开关天棚控制相比，都有显著的降低；采用正弦扫频激励，对系统振动传递特性进行分析，仿真结果表明，在中高频段，平滑天棚控制对簧上质量振动有较好的抑制效果。最后，通过半主动需悬架机械硬件在环试验，试验结果表明，平滑天棚控制可以减少振颤，降低簧上质量加速度。     

基于改进PID控制的汽车主动悬架系统研究

为了提高乘坐舒适性、保证行驶的安全性,该文提出一种改进PID控制算法,以满足乘客的要求。该文以汽车主动悬架系统作为研究对象,在CarSim软件中建立了整车模型和路面模型,在MATLAB/SIMULINK中设计了一种改进的PID控制器,两者进行闭环联合仿真。结果表明,相比于被动悬架,改进PID控制算法下的汽车主动悬架系统,不仅能满足悬架的性能评价指标,还可以使车辆平稳、安全的行驶。     

高度可调式抗侧倾液压互联悬架建模及控制策略研究

针对被动液压互联悬架不能主动适应路况变化,提出一种能够调节车身高度的液压互联悬架系统。通过优化系统参数,使装有液压互联悬架车辆的垂向刚度基本和原车一致;采用分层控制理论进行车身高度调节的切换控制策略研究;基于Car Sim、AMESim和Matlab/Simulink三个平台,搭建包含整车多体动力学模型和控制模型的联合仿真系统,并对切换过程、平顺性和操纵稳定性进行仿真分析。结果表明,该系统能够在不降低车辆平顺性的前提下,实现车身高度的按需调节,同时提高车辆的操纵稳定性。     

基于GA优化控制规则的汽车主动悬架模糊PID控制

主动悬架是未来汽车悬架的主要发展方向,它能够根据车身的振动情况主动调整悬架控制力,使悬架处于最优减振状态,关键问题是如何设计控制规则,从而施加最优控制力,达到进一步改善汽车行驶平顺性的目的。针对该问题,以车身垂直振动加速度为控制目标,将遗传算法与模糊PID控制策略相融合,优化了模糊PID控制器的控制规则,采用基于GA优化后的模糊PID控制方法对汽车主动悬架进行控制并建立了Matlab文本与Simulink相结合的联合仿真模型。仿真结果表明,经GA优化后的模糊PID控制下的主动悬架能够很好的减小车身垂直振动加速度,可以进一步提高乘坐舒适性。     

汽车磁流变悬架振动多模态智能控制

分析了汽车磁流变半主动悬架模型,为了抑制磁流变悬架的垂直振动,提高汽车乘坐舒适性,从提取汽车簧载质量的振动模式入手,建立了振动的特征模型,给出了在不同振动模式下寻求不同控制策略的方法,以此设计了多模态智能控制器,并用建立的汽车悬架振动仿真系统进行了脉冲输入和随机输入仿真实验.仿真结果表明,对汽车磁流变悬架的垂直振动进行多模态控制能有效提高汽车乘坐舒适性.     

强横风作用下车辆半主动悬架模糊PID控制研究

为提高汽车高速行驶时的抗横风性能,提出一种阻尼系数修正的半主动悬架控制方法。基于Carsim 和MATLAB平台建立整车动力学模型和A级路面模型,设计一种基于横风的半主动悬架模糊PID控制系统,并利用粒子群算法优化PID控制器参数。PID控制器依据车辆质心垂直加速度确定各轮悬架系统的基本阻尼系数,模糊控制器根据横风强度和方向对阻尼系数进行修正。通过MATLAB和Carsim 联合仿真和实车道路试验与被动悬架系统相比,经过半主动悬架控制后的质心垂直加速度峰值和标准差均下降30 %以上,侧倾角速度标准差下降25 %以上,车辆在强横风作用下的行驶平顺性和安全性得到有效提高。     

汽车发动机悬置系统多目标设计优化研究

动力总成悬置系统对于汽车振动与噪声控制十分重要,通过考虑车身耦合因素,建立动力总成悬置系统十五自由度耦合模型,以扭矩轴解耦率和总传递振动力为综合优化目标进行优化,并将整车常用行驶工况考虑在内,以整车实测数据辨识出发动机激振力作为系统实际输入,应用粒子群算法对悬置系统刚度参数进行优化。计算表明选择合适的刚度参数可以有效降低汽车的传递振动力,并提高扭矩轴解耦率,从而改善汽车乘坐的舒适性。     

基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架优化设计与性能分析

为了探索应用高阶阻抗传递函数进行车辆ISD悬架结构设计时的性能提升效果。以双三次型阻抗传递函数作为研究对象,通过筛选应用机电惯容器的车辆ISD悬架的结构特征,利用无源网络综合理论的Foster变换,提出一种高阶阻抗传递函数的降阶转换方法;在1/4车辆悬架模型的基础上,利用改进的粒子群算法对系统的元件参数进行优化求解。仿真结果表明:应用高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架系统的隔振性能得到显著改善,其中,悬架动行程均方根值最多减小了20.63%,轮胎动载荷均方根值减小了11.22%。根据无源网络综合的最简实现判据,将降阶转换后的双二次传递函数进行网络综合被动实现,得到了具体的机械网络结构与等效的电网络结构,并给出了车辆ISD悬架系统的结构实现方案,进一步拓展了车辆ISD悬架工程化应用的思路。     

汽车主动悬架的最优控制及计算机仿真

本文分析了汽车主动悬架和被动悬架的基本工作性能，基于随机最优控制理论，建立了悬架系统的数学模型，并进行了分析，计算，模拟计算结果及幅频特性图表明主动悬架在改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性方面，要优于被动悬架。     

基于Anti-windup的含作动器饱和主动悬架控制方法

作动器饱和特性直接影响主动悬架输出性能,进而影响汽车操纵稳定性和舒适性。在分析作动器饱和输出特性的基础上,建立含作动器饱和的1/4主动悬架模型。采用基于Anti-windup的PID反馈控制方法,改善作动器饱和输出对系统的不良影响。通过Simulink建立主动悬架模型,分别对仅实施PID控制及增加Anti-windup算法时的系统进行仿真研究。结果表明,含作动器饱和时,PID控制器输出作用力极限值大于作动器输出饱和度时,控制系统不能达到最优状态。采用Anti-windup算法后,能够在作动器饱和度小于输出最大作用力时,提高系统收敛速度。     

双频激励下含分数阶非线性汽车悬架系统的混沌研究

研究了含分数阶非线性特性的1/4 汽车悬架模型在双频激励下的混沌运动。运用Melnikov 方法,推导出系统发生异宿混沌运动的解析必要条件,得到系统混沌边界曲面阈值,讨论了悬架系统各参数对混沌边界曲面的影响。运用时间历程图、频谱图、相图、庞加莱截面图及最大李雅普诺夫指数进行数值验证。研究表明,在双频激励下悬架系统存在混沌运动,且含分数阶非线性悬架系统中阻尼系数、刚度系数等各参数对混沌边界曲面阈值都有一定影响,其中分数阶项阶数和系数及线性阻尼系数对其影响较大。     

基于惯容器-弹簧结构体系的车辆悬架结构设计与试验

为进一步拓宽应用惯容器的车辆悬架结构设计思路,基于"惯容器-弹簧-质量"系统反共振,以并联的"惯容器-弹簧"二元件为结构基础构建两种不同车辆ISD悬架结构。通过遗传优化算法获得悬架结构参数,在频域范围内对比分析传统被动悬架及Ⅰ、Ⅱ型悬架系统性能。结果表明,所建悬架结构可有效抑制车身偏频处振动。对性能较优Ⅱ型悬架进行试验研究,搭建含Ⅱ型悬架结构的车辆四分之一悬架试验台架,在随机路面输入下对悬架平顺性评价指标定量分析。悬架动行程均方根值提升16.24%,轮胎动载荷均方根值提升6.75%,车身加速度均方根值略有改善。表明该悬架结构能有效改善车辆的行驶平顺性与操纵稳定性。     

对地友好性的悬架参数优化及半主动控制

为改善某商用车的对地友好性,以某重型货车为研究对象,建立了1/4车体的动力学模型,研究悬架参数对道路友好性的影响,运用优化方法对悬架刚度和阻尼进行优化设计。并在此基础上,以提高道路友好性为目标并兼顾振动舒适性,研究阻尼可调减振器的半主动悬架的控制,结果表明,相对于被动悬架,采用最优模糊控制的半主动悬架车辆道路破坏系数有较大幅度的降低。