车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制研究

为提高车辆行驶舒适性和减小轮胎对路面动载荷,建立二自由度天棚阻尼控制的半主动汽车悬架模型,将分数阶微积分理论应用到天棚阻尼控制的半主动汽车悬架上,采用Oustaloup数字滤波器模拟分数阶微积分,进而通过遗传算法寻找出分数阶天棚控制的最优参数。最后,建立分数阶天棚阻尼悬架系统的仿真模型,并对其进行时频域仿真分析。仿真结果表明:分数阶天棚阻尼半主动悬架在保持整数阶控制性能的前提下,在各个方面均有一定的提高和改善。     

对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制

针对由分数阶磁流变阻尼和非线性弹簧组成的复杂车辆悬架系统进行减振控制研究。首先建立1/4车辆二自由度非线性悬架数学模型,然后结合分数阶微积分理论,设计PI~λD~μ控制器,采用遗传算法在线整定分数阶PID控制器参数,其中以车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动变形为优化指标建立适应度函数。同时在Matlab/Simulink中对非线性悬架分别进行分数阶PID控制、整数阶PID控制与被动悬架的性能对比仿真实验。结果表明,以遗传算法在线整定的分数阶PID控制器与被动悬架和整数阶PID控制的悬架相比减振效果更好,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,其对悬架进行控制是有效的。     

多级可调阻尼半主动空气悬架的天棚控制研究

以某重卡汽车阻尼多级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,基于Matlab/Simulink模块分别建立1/4车辆悬架系统模型、理想天棚和实际天棚控制模型,给出阻尼可调的天棚控制器设计方法。该方法分析车身加速度az、悬架动挠度f_d和轮胎动载荷t_l随阻尼系数的变化规律,对该车辆悬架系统的平顺性(a_z,f_d)和道路友好性(t_l)目标进行加权优化处理,得到不同控制策略下使悬架获得最优综合性能的悬架阻尼系数。仿真结果表明:采用优化后的天棚阻尼控制器能够有效改善车辆平顺性和道路友好性。     

汽车非线性悬架系统的分数阶PD~μ控制研究

根据1/4车辆非线性悬架系统动力学模型,采用频域分析和控制性能优化方法设计出可控悬架系统的分数阶PDμ控制器。仿真结果表明:相比传统的整数阶PD控制情形,即使汽车在不同车速和等级道路行驶工况条件下,分数阶PDμ控制器对非线性悬架系统均能获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动位移、速度和加速度数值,有效提高了车辆的行驶平顺性。研究结果可为设计汽车可控悬架系统提高乘坐舒适性提供了有用的控制方法参考。     

对含分数阶阻尼器非线性悬架的PID控制研究

对由分数阶磁流变阻尼器(分数阶Bingham模型)和非线性弹簧组成的汽车悬架系统进行PID控制研究,先建立其二自由度非线性悬架数学模型,再根据车辆的舒适性和平顺性要求设计PID控制器,在Matlab/simulink中建立非线性悬架的仿真模型,对PID控制器参数整定,并用Oustaloup逼近算法解算分数阶微积分因子,实现数值仿真。结果表明,该悬架与被动悬架相比,该悬架的平顺性和舒适性有明显的提高,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,以PID控制器对悬架进行控制同样有效,对以后研究非线性悬架有一定的指导意义。     

汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制

针对非线性主动悬架系统的控制问题,提出一种分数阶模糊控制方法。该方法采用分数阶微分信号作为模糊控制器输入,并根据悬架系统综合性能指标函数最小准则获得分数阶次。仿真结果表明：相比整数阶的模糊控制情形,即使车辆在不同车速和不同等级道路的行驶工况下,该分数阶模糊控制方法可以使得非线性悬架系统能够获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动加速度、动行程及轮胎形变,有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

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。     

电流变阻尼悬架的半主动控制分析

在介绍电流变液基本特性的基础上,提出了基于电流变阻尼悬架的半主动控制.并建立了1/4车辆动力学模型,给出了悬架系统的状态空间方程.依据随机线性最优控制理论,以车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移的加权二次型最小为控制性能指标,设计了LQG控制器;依据模糊控制理论,设计了二输入单输出的模糊控制器,根据经验和理论分析制定了模糊控制规则.运用Matlab/Simulink进行了悬架半主动控制的建模和仿真分析.仿真结果显示,与被动控制相比,半主动控制有很好的控制效果,车身加速度下降超过40%,显著地改善了车辆的平顺性.     

改进粒子群算法在LQR半主动悬架的应用

针对车辆半主动悬架LQR控制中Q矩阵和R矩阵往往由经验取值的问题,提出一种基于改进粒子群算法的LQR控制方法。该算法采用随机惯性权重代替了传统粒子群算法的固定惯性权重,提高了求解精度和效率,得到了更加具有适应性的LQR控制矩阵系数。为验证此方法的有效性,基于天棚阻尼模型建立1/4车被动悬架模型和半主动悬架模型,利用线性二次最优控制建立LQR控制器,并利用优化算法得到新的控制矩阵。通过仿真对比被动悬架、LQR控制的LQR半主动悬架、改进粒子群算法优化后的优化LQR悬架的各项性能参数,发现优化LQR悬架在悬架动挠度没有受到影响的前提下,使车辆的垂向加速度和轮胎动载荷得到有效降低,提高了车辆的行驶平顺性和操纵安全性。     

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.     

模糊分数阶滑模控制的BLDCM控制系统

针对整数阶滑模控制在无刷直流电机系统中容易引起的抖振现象,以及无刷直流电机系统的非线性、实时性,设计一种模糊分数阶滑模控制器。在整数阶滑模控制器的基础上,在滑模切换函数中加入分数阶微积分算子,结合系统二阶状态方程和指数趋近律,设计了分数阶滑模控制器,并且通过Lyapunov稳定性原理和分数阶微积分理论证明了系统的稳定性。仿真及试验的结果表明,对比传统的整数阶滑模控制,所提方法可以有效减弱无刷直流电机系统的抖振,具有更好的动静态控制性能。     

多轴车辆半主动悬架控制分析

针对采用半主动悬架的多轴车辆,建立了动力学模型;基于预描控制结合Pade近似方法建立多轴车辆后轴和第1轴路面激励输入的关系,并改进了动力学模型;基于天棚阻尼模型,建立参考模型;基于滑膜控制结合等速趋近率确定了控制率。以某三轴车辆为例,采用滑膜控制方法实现对车辆的控制,其分析结果和被动悬架进行了对比分析;分析结果证实了采用滑膜控制方法车身质心高度变化幅值、车身俯仰角幅值得到明显减小,其变化趋势也较为平缓;车辆在低速还是高速行驶质心加速度均方根值、车身俯仰角角加速度均方根值都比被动悬架车辆明显减小,车辆的平顺性得到改善。建立的模型及控制方法具有普适性,适用于两轴及两轴以上的车辆。     

电控空气悬架控制器设计与仿真研究

通过建立1/2车辆电控空气悬架模型和路面输入模型,应用最优控制理论进行了电控空气悬架LQG控制器的设计,并在Matlab环境中建立系统模型进行模拟仿真,将被动空气悬架、主动空气悬架的车身加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动位移4项指标进行了分析对比。仿真结果表明,具有LQG控制器的电控空气悬架对车辆乘坐舒适性和操纵稳定性的改善具有良好的效果。     

基于半车模型的主动悬架控制策略研究

首先建立了半车模型主动悬架系统的动力学模型,然后以车身质心垂向加速度、车身俯仰角加速度为控制对象设计了主动悬架系统控制器。在Simulink中建立相应的仿真系统模型和控制器模型,并对主动悬架控制系统进行仿真。将仿真结果与被动悬架系统和以前、后车身垂向加速度为控制对象的主动悬架控制系统的仿真结果进行对比分析,结果表明,该主动悬架控制可极大地抑制车身振动、车身俯仰变化,明显改善了车辆行驶的平顺性。     

基于分数阶控制算法的伺服压力机控制器研究

针对压力机位置伺服控制系统惯量大、精度不高等问题,根据滑块运动特点,提出分数阶PI~λD~μ控制理论以及分数阶控制器的数字实现方式。分数阶控制器中分数阶微积分的使用能够改善传统PID控制器的系统稳定性,提高控制效果。为验证分数阶控制器的控制效果,在Matlab/Simulink下建立了压力机位置伺服系统模型,仿真结果显示:分数阶PI~λD~μ控制器的控制效果明显优于传统的整数阶PID控制器。     

被动地棚阻尼悬架系统设计及特性分析

为了被动实现理想地棚阻尼,基于惯容器提出一种被动地棚阻尼悬架设计方法,建立悬架系统的半车模型,对比分析了传统被动悬架、理想与被动地棚阻尼悬架系统频响特性。结果表明,与传统被动悬架相比,被动地棚阻尼悬架能够减小质心垂直加速度、车身俯仰加速度、悬架动行程和轮胎动载荷增益高频共振峰值60%以上,有效抑制了车轮共振,大幅提高了轮胎的接地性能,改善了车辆的行驶安全性,实现了理想地棚阻尼悬架的主要功能。     

电控悬架用可变阻尼减振器动态特性研究

为了提高悬架减振器的设计效率和降低开发的难度,以某乘用车的可变阻尼减振器为研究对象,对减振器的实物模型和力学特性研究建立了减振器的仿真模型,利用AMESim仿真软件得出减振器的外特性曲线,在相同的参数条件下进行台架试验并验证了模型的精确性.在减振器系统的基础上分别建立1/4车辆被动悬架和半主动悬架仿真模型,在PID控制器的控制下得出在不同激励下车身振动特性曲线的幅值和功率谱密度大小,检验了两种不同悬架的减振性能.结果表明:仿真模型的外特性曲线和台架试验的结果在误差范围内吻合良好,半主动悬架中车身振动曲线的幅值和功率谱密度较被动悬架小.验证了可变阻尼减振器和悬架仿真模型的正确性,说明了这种研究方法的有效性.     

基于灰狼算法的矿用自卸车油气悬架半主动控制

为解决矿用自卸车乘坐舒适性与道路友好性相矛盾的问题,提出了一种可控阻尼阀式半主动油气悬架系统。搭建了包含摩擦力的油气弹簧AMESim物理模型,建立了可控阻尼阀的多项式力学模型;设计了一种以可控阻尼阀驱动电压为半主动控制对象的改进天棚控制策略,并基于灰狼优化算法对改进天棚策略关键控制参数进行优化。联合仿真结果表明：D级随机路面下,半主动油气悬架的车身加速度相比被动悬架减小了11.4%,而轮胎动载荷仅增加了1.1%,相比传统天棚控制策略,更好地兼顾了矿用自卸车的乘坐舒适性和道路友好性。硬件在环试验结果也验证了该控制策略的有效性和可行性。     

利用ADAMS和Simulink联合仿真的主动悬架模糊控制研究

利用ADAMS软件建立四分之一汽车主动悬架机械模型;基于模糊控制策略设计主动悬架控制器,在Simulink软件中建立控制模型,利用ADAMS和Simulink软件进行联合仿真。将主动悬架系统仿真结果与被动悬架系统仿真结果进行对比,结果表明模糊控制的主动悬架有效地降低了车身垂直加速度、悬架动挠度和轮胎形变量,提高了车辆的平顺性和操纵稳定性。     

采用遗传算法参数整定的车辆ABS分数阶PID控制

以单轮车辆模型为基础在一定的简化和假设后对ABS进行数学建模,然后将分数阶微积分理论与传统PID控制理论相结合,构造出分数阶PID控制器。为得到最优的控制器参数,利用MATLAB的遗传算法工具箱,完成遗传算法的主程序编写。由于分数阶微积分算子的存在,不能直接用传递函数的方法得到适应度函数值,所以采用Simulink建立适应度函数值的仿真模型供主程序调用。然后在MATLAB/Simulink环境下,进行仿真实验:1)经验试凑法和遗传算法得到控制器参数时的系统仿真比较;2)基于遗传算法的分数阶PID控制器与传统PID控制器的系统仿真比较。结果表明:经过遗传算法优化得到的参数,使ABS系统的制动距离、制动时间、滑移率阶跃响应的超调量明显比试凑法时更小,同样得到分数阶PID控制器的ABS系统比整数阶的制动性能有明显的提升,从而验证了所提出的分数阶PID控制器在ABS制动控制中是有效的。