基于随机线性最优控制理论的车辆主动悬架控制器的设计研究

在基于1/4车辆单轮模型的基础上,笔者利用随机线性最优控制理论对车辆主动悬架LQG控制算法进行设计,建立LQG主动悬架与相同参数的被动参数的动力学的仿真模型,并对模型进行仿真分析.仿真实验结果表明,LQG随机最优控制方法能使汽车行驶的平顺性及安全性得到显著改善,在主动悬架控制技术中值得推广.     

工程车辆主动悬架控制器的设计与仿真

通过车辆模型和悬架动力学模型的建立,把最优控制理论运用到主动悬架的控制策略中,进行LQG最优控制器的设计;并在输入一路面白噪声的情况下,利用AMESim建立主动悬架和被动悬架的仿真模型;仿真结果证明利用LQG方法控制的主动悬架在改善汽车的平顺性和操纵稳定性方面有着良好的效果。     

基于MATLAB/Simulink的主动悬架仿真研究

采用单论车辆模型和路面输入模型为例进行理论分析,建立行驶动力学模型,利用线性二次最优控制理论进行主动悬架LQG控制器设计。以某轿车的后悬架为例,在MATLAB/Simulink环境下建立单轮车辆计算机仿真模型;最后将主、被动悬架的车身加速度、悬架动行程及轮胎动位移三项指标进行了对比分析。仿真结果表明,具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的改善有良好的效果。     

汽车主动悬架的最优控制分析

汽车主动悬架的最优控制研究,首要的问题是建立车辆的1/4主动悬架模型。通过对车辆1/4悬架模型进行数学建模分析,利用最优控制理论求解目标性能函数,并设计最优控制器,利用MATLAB下的模块SIMULINK进行仿真得出性能数据,通过比较得出,运用最优控制的主动悬架的各项性能都比被动悬架提高较多。说明最优控制方法在主动悬架设计中有良好的作用。该设计从数学建模到最优设计以及最后的仿真数值分析具有一定的实际参考价值。     

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。     

轮边驱动电动汽车主动悬架LQG控制仿真研究

为了提高轮边驱动电动汽车的行驶平顺性,以车轮减振型轮边驱动系统作为研究对象,在其基础上设计不同的主动悬架布置方案。首先建立1/4车辆主、被动悬架动力学模型;然后采用最优控制理论设计车辆主动悬架LQG控制器,并基于层次分析法确定车辆各性能评价指标加权系数;最后在MATLAB/Simulink软件中建立仿真模型并进行仿真分析。仿真分析结果表明,相比于被动悬架,主动悬架两种布置方案均能有效地提高汽车行驶平顺性,综合考虑车辆各性能评价指标的改善效果,主动悬架布置方案二优于布置方案一。     

1/4车辆-座椅悬架系统集成最优控制

建立了具有三自由度的1/4车辆-座椅悬架系统模型,并分析了车辆悬架阻尼系数和座椅悬架阻尼系数对车辆减振性能的影响。基于最优控制理论,提出了一种联合车辆主动悬架与座椅主动悬架的集成最优控制,从而实现同时反馈调节车辆悬架和座椅悬架所需的控制力。同时,分别对车辆-座椅悬架系统集成最优控制、单独车辆悬架控制、单独座椅悬架控制及被动悬架控制的各项幅频特性进行了数值仿真分析。分析结果表明:相对于被动悬架控制,集成最优控制、单独车辆悬架控制和单独座椅悬架控制下的座椅加速度分别下降了68. 2%、58. 5%和37. 4%;车辆悬架动行程分别下降了31. 3%、17. 5%和11. 1%;轮胎动位移则分别下降了59. 6%、51. 9%和9. 6%;所提出的集成最优控制策略能更好地改善车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。     

空气主动悬架模糊控制仿真与实验研究

建立了1/4车体二自由度的空气主动悬架模型,设计了用于该主动空气悬架的模糊控制器,应用Matlab/Simulink控制系统仿真软件,对1/4汽车空气主动悬架模型进行计算机仿真。仿真结果表明具有此模糊控制器的空气主动悬架在提高车辆乘坐的舒适性和操纵的稳定性方面明显优于空气被动悬架。在此基础上,设计了空气主动悬架台架实验,进行了空气被动悬架与空气主动悬架的台架对比实验。由实验结果可以看出,与空气被动悬架相比,空气主动悬架能有效改善车辆性能,与仿真研究结果具有一致性。     

基于Simulink的车辆半主动悬架建模仿真及控制器设计

本文在车辆半主动悬架系统的基础上为研究对象,建立1/4车辆模型,利用线性二次最优控制理论进行控制器设计,并在Simulink中建立系统模型进行车辆动力学的仿真,通过半主动悬架系统仿真结果与被动悬架系统进行比较分析车辆的相关性能的改善状况。     

车辆主动悬架控制器的仿真设计

建立了基于1/4车辆动力学和单轮路面输入模型,应用最优控制理论进行车辆主动悬架的线性二次型最优(LQC)控制器的设计,并运用MATLAB/SIMULINK软件进行路面输入和1/4车辆仿真分析。仿真结果表明采用LQG控制方法的主动悬架可以较好地改善车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

车辆半主动悬架的LQG控制与仿真研究

在建立路面和1/4车辆模型的基础上,应用最优控制理论对车辆悬架进行了LQG半主动控制,将被动、半主动悬架的车身加速度、悬架动挠度及轮胎动位移指标进行了对比分析.仿真结果表明,采用LQG控制的半主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性具有良好的改善效果.     

Simulik在汽车主动悬架LQG控制仿真中的应用

建立了1/4汽车主动悬架模型,应用最优控制理论进行了汽车主动悬架的LQG控制器的设计,并Matlab/Simuhnk软件中进行仿真.结果表明:具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的改善有良好效果.     

空气悬架的MATLAB和ADAMS的联合仿真研究

悬架作为现代车辆的关键部件之一,对车辆的平顺性有重要影响。基于ADAMS和MAT-LAB软件分别建立了装备主动空气悬架的1/4车体虚拟样机模型及1/4车体主动PID控制模型,并对PID参数进行了整定。通过联合两个模型对某装备可控悬架的车辆进行了仿真分析,结果表明:基于PID控制的主动空气悬架与被动悬架相比,能够减小车辆振动,改善车辆的平顺性。该方法避免了建立车辆系统动力学方程及状态方程,提高了悬架系统的设计效率,同时为复杂机械系统的控制与仿真提供了新方法。     

基于遗传算法的汽车主动悬架控制器优化设计

针对LQR方法设计主动悬架控制器存在的不足,研究遗传算法与LQR方法结合优化汽车主动悬架控制器的设计。建立汽车半车模型的动力学方程,应用随机线性最优控制理论设计车辆主动悬架LQR控制器,并在Matlab/Simulink环境中实现该控制器的数值仿真,根据仿真结果运用遗传算法对控制器性能参数进行优化。对优化控制器的仿真结果进行时域和频域分析,结果表明:遗传算法与LQR方法相结合,能较快收敛到最优解;优化的主动悬架控制器可以较好地改善车辆舒适性。     

汽车悬挂系统的减振仿真研究

对汽车的主动悬挂系统和被动悬挂系统的特点进行了分析对比,并以主动悬挂系统为研究对象,建立了基于1/4车辆动力学模型,应用最优控制理论进行了二次型最优控制器设计,并用MATLAB/SIMULINK软件进行1/4车辆悬挂系统仿真分析,仿真结果表明,采用最优控制方法的主动悬挂系统可以较好地改善车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性。     

汽车悬挂系统的减振仿真研究

对汽车的主动悬挂系统和被动悬挂系统的特点进行了分析对比,并以主动悬挂系统为研究对象,建立了基于1/4车辆动力学模型,应用最优控制理论进行了二次型最优控制器设计,并用MATLAB/SIMULINK软件进行1/4车辆悬挂系统仿真分析,仿真结果表明,采用最优控制方法的主动悬挂系统可以较好地改善车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性.     

基于模糊控制的车辆主动悬架仿真研究

以二自由度车辆主动悬架模型为研究对象,基于车辆动力学理论,建立主动悬架系统的动力学方程和路面输入模型方程,并以悬架动挠度为控制目标设计模糊控制器。在Matlab/Simulink里建立二自由度主动悬架系统模型和随机路面激励模型,结合模糊控制器进行仿真分析。结果表明,相对被动悬架而言采用以悬架动挠度为控制目标的模糊控制策略的主动悬架能有效地抑制车辆振动,提高车辆的乘坐舒适性和安全性。     

车辆电液主动悬架智能控制研究

建立悬架系统和电液伺服作动器数学模型,分别在正弦信号激励和随机路面激励下,设计最优控制器,在MATLAB/simulink里搭建仿真模型进行数值仿真。仿真结果表明:最优控制的电液主动悬架系统对由路面输入引起的振动能有效抑制,车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷与被动悬架相比分别降低20%~55%、25%~44%、0%~54%,车辆行驶平顺性和操纵稳定性得到很大改善,验证了控制器的性能。     

基于随机最优控制的主动悬架构件的动态疲劳可靠度分析

针对两自由度的车辆模型,应用随机振动和随机最优控制的理论,推导悬架构件随机动载荷的统计规律的计算方法,建立变车速情况下随机动载荷的概率模型,提出基于随机最优控制的主动悬架构件的动态疲劳可靠度的分析方法。仿真结果表明,主动悬架构件随机动载荷明显大于被动悬架构件随机动载荷,主动悬架系统构件的动态疲劳可靠度在整个使用过程中都要低于普通被动悬架构件的动态疲劳可靠度,说明主动悬架构件的可靠性较普通被动悬架有所降低。     

基于主动悬架系统车辆的道路友好性

为分析悬架系统对车辆道路友好性的影响,设计出可提高道路友好性的主动悬架系统最优控制器,及可分析基于最优控制策略的主动悬架系统,以及被动悬架系统的道路友好性动态仿真模型,仿真分析得出车辆在两种典型的A、B级路面行驶时,基于最优控制策略的主动悬架系统及被动悬架系统车辆对路面造成的动载荷.利用动态载荷系数、动态载荷应力因子及95百分位综合四次幂力三种典型道路友好性评价指标对两种悬架系统的道路友好性进行分析比较.结果表明,采用动态载荷系数、动态载荷应力因子对悬架系统的道路友好性进行评价时,在A级路面上,主动悬架系统的道路友好性分别是被动悬架系统的1.5、1.6倍;在B级路面上主动悬架系统的道路友好性是被动悬架系统的1.5、2.5倍;采用95百分位综合四次幂力指标评价两种悬架系统的道路友好性时,在A级路面上,两种悬架系统的道路友好性相差无几;在B级路面上主动悬架系统的道路友好性比被动悬架系统提高2.5倍.因此,具有合理控制参数的基于最优控制策略的主动悬架系统可提高重型车辆的道路友好性.