汽车半主动悬架的鲁棒控制研究

分析基于电流变阻尼器的半主动悬架系统,建立了1/4车辆状态空间模型,在路面输入是随机白噪声下,应用干扰抑制指标,设计H∞控制器,并且用MATLAB进行了数值仿真,与被动悬架相比,H∞控制下的闭环悬架系统能有效降低车身垂直加速度.     

汽车半主动悬架的模型参考滑模控制器设计与分析

为提高车辆行驶平顺性并减小轮胎对路面的动载荷,建立二自由度半主动悬架动力学模型,以理想天棚阻尼控制系统作为参考模型,在实际被控悬架与参考模型系统之间建立误差动力学系统,采用极点配置法设计滑模面。基于Lyapunov理论推导出被控悬架系统渐进稳定条件,并用指数趋近律消减系统抖振,使实际被控系统能够达到理想天棚模型的控制效果并产生渐进稳定的滑模运动。最后,建立基于理想天棚模型的半主动悬架滑模变结构控制仿真模型,并进行仿真验证。结果表明:滑模控制可以很好达到参考模型的控制效果,具有良好的适应性和鲁棒性。     

汽车悬架路面自适应半主动控制研究

提出一种新的路面自适应半主动控制律。该控制律在簧载质量和非簧载质量的速度反馈上引入了时变的反馈增益，该反馈增益随路面激励主导频率的变化而实时调整。仿真结果表明，路面自适应半主动控制律可获得优良的悬架性能。     

一种汽车磁流变半主动悬架的研制

为了改善车辆平顺性和行驶安全性,设计了一种基于单出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,试制了磁流变减振器样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,设计了半主动悬架天棚控制器、地棚控制器和LQG控制器,进行了不同控制策略的对比仿真分析,开发了磁流变半主动悬架试验测试系统,开展了该磁流变半主动悬架的LQG控制台架试验测试。结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,能够最大限度地发挥振动衰减功能。与被动悬架相比,在4Hz和5Hz正弦激励下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度分别降低15.80%和23.36%,在随机路面激励下簧载质量加速度降低19.46%。     

汽车半主动悬架的多目标优化设计

提出了一种多目标优化设计汽车半主动悬架的方法,以车身加速度和轮胎动力的积分作为优化设计目标,选择阻尼系数、半主动阻尼控制逻辑、采样频率作为优化参数,利用德国宇航院(DLR)开发的控制系统的分析设计软件(ANDECS)对二类半主动阻尼器(即开关型和连续型)进行了研究,以一个受半正弦波激励的四分之一汽车模型为例比较各类被动、半主动和主动悬架的减振效果,证实本设计算法的减振效果。     

汽车悬架系统的半主动追踪控制

在介绍了磁流体减振器阻尼力特性的基础上，提出了针对磁流体减振器特性的半主动追踪控制方法。试验验证了磁流体减振器阻尼力可调的减振性能及追踪控制方法的有效性。结果表明提出的半主动追踪控制方法不仅比被动控制方式优越，而且比天棚式反向控制方式有更佳的减振效果。     

汽车半主动悬架系统的振动控制

该文介绍了采用旁路节流的伺服阀半主动悬架系统,用简单的模糊控制方法,通过实时控制伺服阀的开口度,实现半主动悬架系统的振动控制。仿真结果表明：本系统可使在阶跃和正弦激励下的汽车半主动悬架簧载质量垂直加速度响应比被动悬架分别降低23．9％和20．2％。     

半主动空气悬架的滑模变结构控制

建立了空气悬架汽车2自由度1/4车数学模型,利用极点配置法和等效控制法分别设计了滑模切换面函数和滑模控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下研究了滑模控制器对车身垂向加速度,悬架动挠度和车轮动载荷在时域和频域上的作用效果,并以Fuzzy-PID控制的空气悬架系统为参考模型验证了滑模变结构控制器的有效性。仿真结果表明:所设计的空气悬架滑模控制器性能稳定,在时域分析中,滑模变结构控制使得所研究的空气悬架系统各项评价指标均下降30%左右,在频域分析中,比较Fuzzy-PID控制滑模变结构控制也表现出了优越的性能,使空气悬架系统隔振性能明显改善。     

汽车磁流变半主动悬架控制策略对比研究

在分析磁流变减振器的结构与原理的基础上,建立起较为简化的汽车磁流变减振器数学模型。同时,建立了1/4汽车半主动悬架系统动力学模型及路面谱模型;分别设计了基于磁流变半主动悬架系统的天棚控制器、地棚控制器、PID控制器及模糊控制器,并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真试验对比研究。在天棚控制策略下,车身加速度降低16.32%,悬架动挠度降低16.91%;在地棚控制下,车身加速度降低11.29%,悬架动挠度降低2.94%;在PID控制下,车身加速度降低79%,悬架动挠度反而上升73%;在模糊控制下,车身加速度降低21%,悬架动挠度降低12%,轮胎动载荷降低5%。结果表明,模糊控制磁流变半主动悬架有效减小了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,明显地提高了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。     

基于观测器的半主动悬架天棚控制设计与实现

建立了1/4车辆半主动悬架控制系统的动力学模型,设计了Kalman滤波器.在Kalman滤波器的基础上,设计了滑模观测器.采用天棚控制算法,建立了基于观测器的1/4车辆半主动悬架天棚控制器.仿真结果表明,相对于被动悬架,基于Kalman滤波器和滑模观测器的天棚控制平顺性有较大提高,但轮胎动载荷略有增加,所设计的Kalman滤波器能较好的估计被控悬架的绝对速度和相对速度,而滑模观测器比Kalman滤波器能更为精确地估计悬架的状态,稳定性好,控制器具有更好的控制效果.     

车辆主动悬架自适应模糊滑模控制研究

针对主动悬架系统具有的非线性和不确定性,结合滑模控制的鲁棒性和模糊控制的优势,建立自适应模糊滑模控制策略。确定滑模切换面参数,应用切换控制方法和函数逼近技术改善滑模运动的动态品质,并利用模糊语言达到控制悬架振动的效果。以车辆1/4主动悬架动力学模型为对象进行仿真,结果显示,与传统的模糊控制相比,自适应模糊滑模控制能有效地改善路面变化对悬架的影响。     

电液位置伺服系统的自适应滑模鲁棒跟踪控制

针对存在参数不确定性的电液位置伺服系统的跟踪控制问题，基于滑模控制理论，提出了一种具有参数自适应能力的自适应滑模控制方法。通过自适应方法，来消除参数不确定性对系统控制性能的影响，进而实现鲁棒控制。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了自适应滑模控制系统的渐近稳定性。将该方法应用于某疲劳试验机电液伺服系统的跟踪控制，仿真和实时控制结果证明了该方法的有效性。     

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.     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统滑模控制研究

建立了履带车辆1／2车体振动模型,设计了相应的滑移面和滑移模态控制器,得出了履带车辆半主动悬挂系统的实时控制阻尼力,并对路面激励下滑模控制与最优控制的减振效果进行了仿真。     

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。     

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。     

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。     

基于免疫进化的汽车主动悬架的控制及其鲁棒性

基于免疫系统的克隆选择理论，提出了一种具有多样识别能力、鲁棒性强和具有免疫记忆功能的免疫进化控制方法。仿真结果表明，免疫控制器能有效改善汽车的平顺性和操纵稳定性，对系统参数的不确定性具有自适应性和较强的鲁棒性。     

变结构控制的基本理论及发展现状

变结构控制的突出优点是对系统的摄动及干扰具有完全鲁棒性。关于变结构控制的研究,近年来在国内外受到极大重视,很多学者对此做了大量的研究工作。本文简单说明了变结构控制的基本理论,介绍了该理论的发展现状,并对它的发展趋势进行了探讨。