多变量主动悬架系统的一种自适应神经元控制策略

研究了车辆主动悬架这个多变量不确定系统的自适应控制问题。提出了一种新型的单神经元多变量控制器。给出一种综合误差的概念,将综合误差与传统的单神经元控制器相结合,得到一种基于综合误差理论的单神经元控制器,它可以同时直接调控被控对象的多输出变量。将该控制方法应用于1/4主动悬架系统,采用二次型性能指标对控制器参数进行了优化设计。研究了在不同的悬架参数及随机路面输入情况下控制器的自适应性能,并与被动悬架及传统神经元控制的主动悬架进行了性能对比。仿真结果表明,所提出的控制器可使车辆获得更为优良的综合减振性能,可显著改善平顺性,是一种简单有效且鲁棒性较好的自适应控制器。该控制方法为主动悬架及类似的多变量不确定系统的控制提供了一种可能的简捷有效的新途径。     

自适应悬架对车辆性能改进的潜力

研究主动悬架自适应于路面输入和车辆参数变化,从而进一步改进车辆性能的潜力,以及车辆参数变化对车辆系统输出的影响,仿真结果表明了在主动悬架的最优控制设计中,其控制律参数自适应于路面输入的有效性,以及控制器设计中车辆参数估计的必要性。     

具有闭环区域极点约束的H_2/H_∞主动悬架鲁棒控制

以1/4车辆二自由度主动悬架为研究对象,采用同时具有H2性能和H∞性能的H2/H∞鲁棒控制理论,运用线性矩阵不等式工具箱,设计出具有H2/H∞性能要求和闭环区域极点约束的状态反馈控制器。运用闭环极点约束的方法,通过调整传递函数||T∞||∞和||T2||2值在H2/H∞混合控制中的权重系数,实现了悬架闭环系统H2和H∞的性能调节。在时域内和频域内进行了仿真,并与LQR控制器进行了对比分析。结果表明,采用H2/H∞鲁棒控制理论设计的控制器对系统参数不确定具有较好的鲁棒稳定性,而且能够有效地抑制外界干扰,很好地改善系统的动态性能。     

基于T-S模型和PID控制的车辆半主动悬架仿真比较研究

路面的不平度是行驶的车辆所受主要激励源之一,因此,把积分白噪声随机路面输入模型的建立作为基础,建立了四分之一车辆2自由度半主动悬架的运动微分方程。在此基础上,设计了车辆半主动悬架系统PID控制器;针对车辆半主动悬架运动存在非线性的特点,运用T-S模糊控制理论,构建了车辆二自由度半主动悬架系统的T-S模型。运用MATLAB/Simulink仿真软件,实现了PID控制和T-S模糊控制仿真模型并输出其仿真比较图形,进行了两种控制算法的车辆平顺性性能评价指标的均方根值的比较分析,结果表明所设计的T-S模糊控制器在提高车辆的平顺性方面,与PID控制相比,控制效果有了明显的改善。     

混合型主动悬架H_2/H_∞控制研究

把电磁反力作动器仅安装在传统被动悬架的车轮环节,而不与车身接触,形成一种混合型主动悬架,它兼有主动控制和被动吸振的功能。为使混合型主动悬架获得更好的控制减振效果,把车身竖向振动加速度定义为H2指标,而悬架动行程、轮胎动载荷和主动控制力定义为H∞指标,为混合型主动悬架设计H2/H∞输出反馈控制器,对混合型主动悬架实行多目标控制,H2/H∞输出反馈控制器的求解使用了线性矩阵不等式方法。仿真结果表明,所设计的混合型主动悬架控制系统与传动被动悬架相比,在人体最敏感的低频带内减振效果明显,改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于道路误差动力学模型智能车辆横向切换LMIs/H_∞转向控制策略

基于道路误差动力学模型对不确定线性车辆模型设计了横向切换转向控制器,所提出的控制律包括车道中心线到车辆质心距离的切换PIDey控制和车辆相对车道方向误差的切换PDeψ控制,以车辆理论横摆角速度作为扰动项,控制策略利用状态反馈γ-次优H∞范数和线性矩阵不等式LMIs约束获得线性目标函数凸优化问题的最优解和相应的最小扰动抑制度γ。采用CarSim中的Alt3from FHWA道路模型和D-Class/Sedan车辆模型获取参考速度,为了简化模型,仅以时变速度子模型作为横向切换转向控制器的切换信号,在低附着系数道路上以10自由度车辆动力学模型验证了基于道路误差动力学模型比基于L2WVM(linear two-wheel vehicle model)所设计的横向控制律具有更高的路径跟踪精度和稳定性,通过改变车辆模型参数验证了基于道路误差动力学模型切换H∞控制器比L2WVM控制器具有更好的鲁棒性。     

积分切换面自适应滑模控制及其在并联机器人中的应用

针对交流伺服电机作为驱动装置的2-DOF并联机器人,设计出一种带有积分切换面的自适应滑模控制器。首先,带有积分运算切换面的变结构控制器使系统具有对未知参数变化和外部干扰不敏感的特性。其次,通过设计一种自适应律,实现对系统不确定量的在线辨识估计,以辨识结果实时调整控制器参数,以削弱系统抖动,提高了控制系统的实用性。仿真结果表明所设计控制器抗干扰能力强,能较好地实现2-DOF并联机器人各支路的运动控制,具有较好的稳定性和鲁棒性能。     

车辆座椅悬架自适应模糊PID控制及仿真

为提高车辆座椅悬架减振性能,建立了简化的三自由度车辆座椅悬架模型,结合模糊控制与PID控制理论提出了座椅悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中以座椅垂直振动速度的误差为控制参量设计了PID控制器,将座椅垂直振动速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,利用模糊控制规则对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真。结果表明:相对于不加控制和PID控制的座椅悬架系统,自适应模糊PID控制方法可以明显改善座椅质心处的垂直振动加速度。     

汽车座椅悬架振动的模糊控制研究

建立了车辆座椅悬架系统和路面输入模型,应用模糊控制理论,对车辆座椅半主动悬架模糊控制器进行设计,并在Matlab/Simulink环境下对此模糊控制器进行了仿真,将它与被动悬架以及用模糊控制器控制的半主动悬架做了比较及性能分析.仿真结果证明,相对于其他两种悬架来说,具有模糊控制器作用的半主动悬架在改善座椅悬架振动加速度、速度和乘坐舒适性方面有明显效果.     

一种用于1/2汽车半主动悬架的模糊PID控制器

设计了一种用于1/2车体四自由度的液压半主动悬架的参数自整定模糊PID控制器,利用模糊控制规则对PID参数进行在线修改.应用MATLAB/Simulink控制系统仿真软件,以正弦信号路面、脉冲信号路面和C级路面三种典型路面作为输入信号对该半主动悬架模型进行计算机仿真,仿真结果表明具有模糊PID控制器的半主动悬架在提高车辆乘坐的舒适性方面明显优于被动悬架和单纯的模糊控制悬架,具有较好的自适应能力.     

汽车悬架系统中混沌振动的自适应跟踪控制研究

汽车悬架系统中的混沌振动会对车辆性能产生严重的不良影响。针对汽车悬架中的混沌控制问题,从具有不确定性时变系统参数和随机路面激励作用的汽车非线性悬架系统模型出发,提出一种具有自适应特性的反馈跟踪控制方法,并采用Lyapunov稳定理论证明了控制器的渐进稳定性。仿真结果表明:车辆在不同行驶速度和等级路面激励情况下,该控制方法不仅能有效抑制悬架的混沌振动,且有效降低悬架垂向振动加速度。研究结果为研究探索可控悬架系统的有效控制策略,提高车辆行驶平顺性提供了有益的理论方法参考。     

H_2/H_∞混合控制器对异步电动机扰动研究

研究异步电动机的控制,针对异步电动机模型的不确定性问题,首先将其线性化,然后将H2/H∞控制器应用于异步电动机的调速系统中,将异步电动机调速系统的性能要求转化为混合H2/H∞控制器的设计问题。提出将基于H2/H∞控制器参数的设计方法运用到异步电动机控制系统中,很好地保证了负载等外部因素扰动情况下的系统鲁棒稳定性,保证闭环系统具有的动态和稳定性能,很好的保证了异步电动机对扰动的稳定性。     

自适应模糊控制半主动悬架系统的研究

半主动悬架系统自适应模糊控制器的应用是为了提高汽车悬架的阻尼效果和操控性。建立 4自由度 1 /2车辆模型 ,在此模型基础上 ,设计了模糊控制器 ,论述了半主动悬架系统的模糊控制方法 ,说明此方法对悬架质心加速度、轮胎动载荷和悬架俯仰角等性能的提高有益。对悬架在各种输入激励下的仿真效果与被动悬架作了比较 ,结果令人满意。     

受控随机搜索算法的车辆液压伺服主动悬架控制系统研究

针对伺服液压车辆主动悬架系统(active vehicle suspension system,AVSS),在非线性的伺服液压四分之一车辆主动悬挂系统模型的基础上,提出了一种基于受控随机搜索算法的PID控制器设计,以便提高车辆乘坐舒适性以及操纵性能。提出PID控制器的控制参数能根据系统运行状态的变化,进行优化调整。在相同路面干扰方面情况下,将基于提出PID控制器的主动悬架与被动悬架进行了比较。模拟结果表明,基于提出PID控制的主动悬架能有效降低车身加速度和轮胎动载荷,有效改善了车辆的乘坐舒适性以及操纵性能。     

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。     

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。     

油气悬架自适应半主动控制仿真分析

为了降低工程车辆受到的冲击振动，针对简化的车辆模型，利用自适应滤波算法，设计了半主动油气悬架系统的自适应控制器。在仿真研究过程中以路面随机信号为激励源，以操纵稳定性及行驶平顺性为控制目标，与被动油气悬架系统相比，簧上质量加速度、车轮动载荷、悬架动挠度指标得到明显改善，表明白适应滤波技术在工程车辆油气悬架半主动控制中的应用是可行的。     

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。     

考虑控制输入约束的电磁阀式半主动悬架滑模控制

针对悬架控制系统中的输入约束和切换抖振问题,综合考虑悬架系统非线性,提出一种电磁阀式半主动悬架系统的考虑输入约束的模糊切换增益调节滑模控制方法。建立了1/4车辆悬架非线性模型,并利用电磁阀减振器力-速度特性试验建立了电磁阀减振器非线性力学模型。将模糊控制与滑模控制结合设计滑模控制律,降低系统抖振,同时引入辅助系统解决控制输入约束问题。仿真结果表明,所提出的滑模控制器可有效降低控制输入约束和切换抖振对悬架系统性能的影响,改善车辆乘坐舒适性。     

车辆电控空气悬架建模及H∞控制研究

针对车辆电控空气悬架,建立了一种新型的动力学模型,构建控制执行机构的控制量与车辆实时状况之间的关系.利用H∞控制理论,根据系统性能要求选取合适的频率加权函数,设计了电控空气悬架系统的H∞控制器,分析了系统在随机激励条件下的频域响应和时域响应.为了考察H∞控制器的优劣,同时设计了最优控制器进行比较分析.结果表明,采用所述的电控空气悬架H∞控制器设计方法,车身加速度水平在人体敏感的频带范围内得到了明显的抑制,同时系统的平顺性也得到了全面改善.