一、汽车主动悬架最优控制器设计与性能仿真(论文文献综述)
杜苗苗[1](2021)在《多轴应急救援车辆主动悬架系统的控制策略研究》文中研究说明近年来我国灾害事故频发,多轴应急救援车辆作为陆地救援的主要装备,需要在复杂路面行驶条件下具有较高的机动性、平顺性和操纵稳定性。目前,被动悬架是多轴应急救援车辆常采用的结构,但其参数不可随路面不平度和车辆的振动状态实时调节,导致应急救援车辆在低等级路面上的行驶性能较差,严重影响救援作业的效率。主动悬架系统通过控制执行器输出能量来抵消路面冲击作用,能够有效提高车辆在不同等级路面条件下的机动性、平顺性和操纵稳定性,满足应急救援车辆对悬架系统的性能要求。作为主动悬架系统的核心,主动悬架控制策略已成为近年来车辆控制领域的研究热点。另外,整车的机动性、平顺性和操纵稳定性水平不仅取决于悬架系统,还依赖于悬架系统和转向系统的协调工作。目前针对多轴车辆主动悬架和转向系统集成控制的研究还处于探索阶段。本文依托国家重点研发计划课题“高机动性应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬挂关键技术研究”(项目编号:2016YFC0802902),为使多轴应急救援车辆在复杂道路行驶条件下的机动性、平顺性和操纵稳定性得到提高,对主动悬架系统控制策略、主动悬架和转向系统集成控制策略进行系统且深入的研究。具体研究内容包括:(1)采用模块化和分块建模的思想,完成了所研究车辆原有的互联式油气悬架系统的非线性建模,分析了互联式油气弹簧和整车互联式油气悬架系统的刚度特性和阻尼特性,为后续主动悬架系统控制策略的研究提供了对比基准。(2)研究了基于自抗扰技术的主动悬架系统非线性控制策略。充分考虑主动悬架系统中的众多非线性和不确定因素,基于自抗扰控制和有限时间稳定控制的思想,提出了一种基于非线性扩张状态观测器(ESO)的有限时间稳定输出反馈控制策略,驱使车身的振动状态于有限时间内收敛。利用Lyapunov稳定性理论和几何齐次性理论,以车身的垂向运动为例,系统地证明了有限时间稳定输出反馈控制器的稳定性,解决了基于非线性ESO的控制器稳定性证明困难的难题。通过分析剩余子系统的零动态特性,确保了整车主动悬架系统的闭环稳定性和约束性能。仿真结果表明,与被动油气悬架和基于线性ESO的渐进稳定输出反馈控制器相比,所提出的控制策略可以更好地提高三轴应急救援车辆的机动性和平顺性,同时满足操纵稳定性的约束要求。(3)研究了基于位移控制的主动悬架系统控制策略,提出了一种新型的电液伺服作动器位移控制方法。分析了基于位移控制的主动悬架控制器的控制思路,将其分为主环控制和子环控制。主环控制器参考本项目组的发明专利CN110281727A,利用车辆的逆运动学和位姿偏差补偿的思想,解算可提高车辆平顺性的各个作动器的理想位移量。创新性地提出了一种基于非线性采样数据状态观测器(Non-linear Sampled-data ESO,NLSDESO)的子环输出反馈控制器,有效消除了电液伺服作动器系统的复杂非线性、匹配和非匹配扰动以及传感器输出信号离散性对作动器实际控制效果的不利影响,实现对理想位移信号的高性能跟踪控制。同时利用Lyapunov稳定性理论,对NLSDESO的收敛性和电液伺服(离散-连续)混合系统的闭环稳定性进行了系统的证明。Matlab和AMESim联合仿真结果表明,所提出的考虑输出信号离散性的子环控制器是可行的,且可以提高电液伺服作动器的瞬态和稳态位移跟踪精度。(4)研究了多轴车辆主动悬架和全轮转向系统的协调控制策略。分析了主动悬架和转向系统的耦合机理,建立了三轴车辆整车的十一自由度非线性动力学模型和轮胎的非线性“Dugoff”模型。考虑转向系统的非线性和不确定性影响,基于super-twisting滑模控制思想和有限时间分离原理,提出了一种新型的三轴车全轮转向super-twisting滑模控制策略,避免了传统滑模控制中常出现的抖动现象,且可使转向系统状态在有限时间内收敛于理想参考轨迹。三种典型转向工况下的仿真结果表明,相比前轴转向、全轮转向比例控制、不连续切换滑模控制等策略,所提出的全轮转向控制器具有显着的优越性,可以更好地提高三轴应急救援车辆的机动性和操纵稳定性。基于已设计的主动悬架有限时间稳定控制器和全轮转向super-twisting滑模控制器,进一步设计了多轴车辆主动悬架和转向耦合系统上层协调控制器,仿真结果验证了耦合系统协调控制策略可以有效提高整车的综合行驶性能。(5)对整车主动悬架系统进行试验研究。搭建了悬架单元试验平台,在不同控制增益、不同采样周期和不同控制方法下进行多组电液伺服作动器位移跟踪控制试验,验证了考虑输出信号离散性的子环控制器的可行性和高性能位置伺服控制效果。搭建了三轴应急救援车辆整车试验平台,在不同路障工况下进行实车道路试验。试验结果表明,相比互联式油气悬架系统,采用基于位移控制的主动悬架控制策略可将车身的垂向位移、俯仰角和侧倾角均方根值降低30%左右,有效提高了车辆的行驶平顺性。
孙亚婷[2](2021)在《轮毂电机电动汽车分数阶主动悬架系统鲁棒控制》文中进行了进一步梳理汽车在行驶过程中受到路面激励扰动时,车辆速度及行驶方向等行驶条件发生改变,容易导致整车或车辆局部发生剧烈振动。车辆振动会产生一系列不良影响,如汽车各器件损耗,乘车舒适性和行驶平顺性变差等等。作为汽车的重要组成部分,也是车辆的主要减振元件,悬架可以承受车身和车轮之间的作用力,有效降低由于道路激励扰动给车身造成的冲击,是衡量车辆性能的重要指标之一。本文建立了相比整数阶更为准确的含分数阶微分项的汽车悬架系统模型,并对汽车悬架系统进行主动控制相关研究。主要研究内容可概括为:首先,车辆悬架减振装置不仅具有迟滞非线性特性,而且多数阻尼器都具有类粘弹性本构关系,这些粘弹性材料介于弹性和阻尼特性之间,普通的整数阶理论无法准确地描述这种材料的本构关系。为此,很多研究学者开始对粘弹性材料采用分数阶理论进行描述,研究证明,采用含分数阶微分项的微分方程描述具有记忆特征阻尼材料的本构关系更为准确。基于此,将分数阶微积分理论引入汽车悬架系统,建立了可以更加客观真实地描述分数阶主动悬架系统的数学模型。其次,介绍了分数阶微积分的定义及基本性质。针对不同路面激励,首先需要通过算法处理分数阶主动悬架系统中的分数阶微分项。通常对于分数阶微积分项的处理方法,主要包括三大类,分别是近似解析法、数值解法及滤波器算法。本文详细推导了分数阶微积分项处理方法中的近似解析法与滤波器算法,并验证了其有效性。然后,结合1/4车三自由度分数阶主动悬架系统的数学模型,考虑到车辆的性能约束及一些与之相关物理系统的约束,将分数阶主动悬架系统的控制问题简化成一个同时存在两方面约束,即输出约束和控制约束的鲁棒干扰抑制问题。针对不同种类及形式的道路扰动输入,将H∞范数作为闭环系统的性能优化指标,进行控制器系统的设计与优化,并得到了相应的线性矩阵不等式(LMI)形式。通过Matlab仿真体现了主动悬架相对于被动悬架的明显优势,通过对仿真结果进行分析,验证了分数阶主动悬架系统的鲁棒性。另外,考虑到车辆行驶时,实际簧载质量并非一个固定值,而是随车辆实际使用情况而变化的不定值。因此,在建立1/4车三自由度分数阶主动悬架系统模型时,还应考虑簧载质量的变化对系统动力学特性及鲁棒控制效果的影响。为此,在考虑簧载质量变化的情况下,设定簧载质量的变化范围,建立了基于T-S模糊模型的分数阶主动悬架系统模型,并通过仿真对比分析了被动悬架、传统主动悬架及基于T-S模糊模型的分数阶主动悬架系统在输出约束和控制约束方面的差异,验证了被动悬架、传统主动悬架与基于T-S模糊模型的主动悬架在系统动力学性能表现方面的优劣。最后,考虑到在实际的控制系统中,由于组件的越来越多,系统功能要求越来越高,不同环节之间的关联程度越来越紧密,其中任何一个组件或者环节出现故障都可能直接导致整个控制系统的性能急剧恶化,甚至彻底丧失,使得悬架系统达不到要求的理想结果,从而无法满足车辆在行驶过程中的乘坐舒适性和行驶稳定性。因此,本文设计了容错模糊控制器,并通过对比验证不同作动器推力损失下容错模糊控制器的优越性。
程林[3](2021)在《含分数阶的轮毂电机电动汽车悬架系统控制研究》文中指出轮毂电机电动汽车具有车身内部空间利用率高、可控性好、传动效率高和便于模块化生产等诸多优点,使其将会得到广泛的应用。轮毂电机的引入,非簧载质量明显增加,不仅恶化了汽车的平顺性,还对汽车操纵稳定性带来了影响;轮胎接地性变差影响汽车的安全性,还对轮毂电机造成巨大冲击,加速其疲劳破坏过程。在行驶过程中,由于路面激励扰动及行驶工况的变化汽车极易产生强烈振动,使得汽车动力性得不到充分性发挥,经济性变差,进而影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性。因此,有必要优化设计悬架系统参数和研究有效的控制策略,对改善汽车乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定性起到积极的作用。本文针对含分数阶轮毂电机电动汽车悬架模型,实现了悬架系统被动控制和采用滑模控制的主动悬架进行了仿真分析。主要研究内容如下:首先,将轮毂电机与簧下质量进行弹性隔离并与簧上质量并联,在轮胎与电机之间内置隔振材料,以减小路面激励对电机的影响,也改善了路面激励与电磁激励相互的恶化作用。建立了三自由度含分数阶非线性悬架系统仿真模型。根据分数阶微积分的Caputo定义,利用高阶的整数阶传递函数模型逼近分数阶微分算子,并对比分析非簧载质量的增加对悬架性能指标的影响。其次,以含隔振材料的电动汽车悬架为研究对象,采用粒子群算法和遗传算法分别对分数阶被动悬架系统进行优化设计,将稳定后各个指标的均方根值作为评价指标,对比了不同优化算法时的车身垂直加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷及电机垂直加速度仿真结果。然后,选取线性二次最优控制主动悬架模型作为参考模型,在被控系统模型与参考悬架模型之间建立相应的误差动力学方程,设计滑模面函数,并确保滑模动态的可达性及稳定性,实现系统的滑模运动。构建类似于指数趋近律形式的分数阶指数趋近律,得出主动控制控制率。仿真结果表明:模型跟踪变结构控制模型可以跟踪参考模型,与整数阶指数趋近律相比,分数阶指数趋近律有更好的稳定性和更有效的削弱抖振。
刘志强[4](2021)在《基于主动悬架控制的电动汽车平顺性仿真研究》文中研究指明由于环境和能源问题日益突出,传统的燃油汽车在今后的使用将会受到一定的限制,电动汽车将会越来越受欢迎。轮毂电机驱动汽车由于结构简单、易于控制等方面的优势,备受人们关注,是电动汽车具有巨大潜力的发展方向。对轮毂电机驱动汽车性能的研究具有重要意义。轮毂电机驱动汽车,也有自身局限,驱动电机安装在车轮内,直接引起非簧载质量增加,会导致汽车平顺性下降;若存在轮毂电机不平衡电磁力,也会加剧汽车振动。目前,对轮毂电机驱动汽车的平顺性研究,大多只虑随机路面激励,没有在多种路况下研究,同时也很少采用轮毂电机悬架和主动悬架来研究其性能。本文以轮毂电机驱动汽车为研究对象,主要针对其平顺性展开研究。首先,针对非簧载质量增加会对汽车平顺性产生影响问题,建立了两种路面激励(随机路面和包块路面)以及整车数学模型,通过搭建Simulink模型进行研究。结果表明,非簧载质量增加会降低汽车的平顺性,其中对轮胎动载荷影响最大。其次,针对轮毂电机不平衡电磁力可能会加剧汽车振动问题,建立了电机垂向不平衡力模型和1/4车模型进行研究。结果表明,电机激励使汽车的平顺性下降。然后,以改善汽车平顺性为目的,应用动力吸振器原理,建立带有电机悬架的1/4车模型进行研究。结果表明,电机悬架对改善汽车平顺性起到一些作用。最后,为了更好的提高汽车平顺性,基于最优控制算法和次优控制算法设计主动悬架控制器,建立了带有主动悬架和电机悬架的整车模型,搭建Simulink仿真系统进行研究。结果表明,设计的控制器有效,能够很好的提升汽车的行驶性能。
成林海[5](2021)在《轮毂电机式电动汽车主动悬架控制容错性能研究》文中指出随着环境污染、能源危机日益严重和国内外对于新能源汽车的日益重视,电动汽车市场逐渐增大。轮毂电机式电动汽车因其具有节能高效、环境友好、结构紧凑和对单个车轮可以实现独立控制等优点,成为研究热点之一。然而,轮毂电机的引入对汽车平顺性造成了一定的负面影响。针对轮毂电机对汽车平顺性的负面影响,已经提出多种改善方法。其中,通过悬架控制进行改善是一种有效的办法。然而,以往的研究较少考虑轮毂电机定转子偏心对悬架控制效果的影响。因此,研究考虑电机偏心的悬架对轮毂电机式电动汽车平顺性改善的影响具有理论价值和实际应用意义。主动悬架可以用于改善汽车平顺性,但是其在应用过程中可能会遇到模型或参数不确定性、外界扰动、测量误差、执行器故障和传感器故障等现象,这些现象将对主动悬架控制容错性能造成影响。针对轮毂电机式电动汽车主动悬架控制容错性能面临的问题,本文考虑了路面和轮毂电机偏心的共同作用,基于平面模型开展轮毂电机式电动汽车的被动悬架的建模和性能分析、主动悬架状态反馈H∞控制设计和性能分析、主动悬架状态估计反馈H∞控制和性能分析、考虑主动悬架执行器状态的容错性能分析等研究工作,研究的主要内容如下:(1)针对电机引入对轮毂电机式电动汽车的影响,建立了轮毂电机式电动汽车被动悬架四自由度平面性能模型,确定了随机路面和脉冲路面的悬架性能指标。基于滤波白噪声和Pade逼近建立了随机路面前后轮激励模型,基于国家标准建立了脉冲路面模型前后轮激励模型,基于电机定转子偏心建立了典型的四相8/6极开关磁阻电机偏心激励模型。采用Matlab/Simulink开发了轮毂电机式电动汽车被动悬架性能仿真模型,在不含偏心、前轮偏心、后轮偏心和双轮同时偏心的4种情况下,分析了随机路面和脉冲路面的轮毂电机式电动汽车被动悬架性能。结果表明,电机定转子偏心对轮毂电机式电动汽车被动悬架性能有着不可忽视的影响。(2)说明了线性矩阵不等式和Schur补引理,给出了线性矩阵不等式的Matlab求解方法。总结了标准状态反馈H∞控制和约束状态反馈H∞控制,克服了以往描述过于复杂的问题。建立了轮毂电机式电动汽车主动悬架四自由度平面性能模型,应用约束H∞状态反馈控制设计和实现了轮毂电机式电动汽车主动悬架的设计,并且提出一种通过仿真确定状态反馈H∞两个控制参数的方法。应用Matlab/Simulink开发了轮毂电机式电动汽车主动悬架控制性能仿真模型,通过随机路面和脉冲路面仿真结果,说明了所建立主动悬架H∞状态反馈控制器的有效性。(3)考虑测量方程的控制项和外界扰动,给出了卡尔曼滤波算法离散线性系统的表示及其推导过程、注意事项和Simulink的实现方式。采用Matlab命令实现了线性连续系统离散化程序处理,采用Matlab/Simulink开发了轮毂电机式电动汽车主动悬架性能离散仿真模型,比较了随机路面和脉冲路面轮毂电机式电动汽车主动悬架性能连续和离散两种仿真模型的结果,说明了离散化仿真模型的有效性。采用传感器可以测量的4个响应,结合轮毂电机式电动汽车主动悬架性能离散仿真模型和卡尔曼滤波算法实现了状态估计,采用Matalb/Simulink开发了轮毂电机式电动汽车主动悬架状态估计反馈H∞控制仿真模型。针对电机无偏心和前后电机偏心两种情况,分别比较了随机路面和脉冲路面状态估计和状态反馈的响应,说明了基于卡尔曼滤波状态估计H∞反馈控制的效果。(4)针对执行器的三种主要故障状态:执行器卡死故障、执行器增益故障和执行器偏差故障,建立了可以考虑执行器的正常状态和主要故障状态的执行器状态模型,以此为基础建立了考虑前后悬架执行器状态的主动悬架执行器状态模型。将主动悬架执行器模型与轮毂电机式电动汽车相结合,采用Matalb/Simulink开发了考虑前后悬架执行器状态的轮毂电机式电动汽车主动悬架状态反馈H∞控制性能模型。在主动悬架执行器恒增益故障和恒偏差故障的情况下,比较了随机路面和脉冲路面的无故障悬架理论输出力和前后执行器同时发生故障时实际输出力及其差值。将卡尔曼滤波和执行器故障相结合,设计了故障补偿控制方法,采用Matalb/Simulink开发了相应的轮毂电机式电动汽车主动悬架故障补偿控制仿真模型。在恒增益故障和恒偏差故障情况下,分别针对随机路面和脉冲路面开展了主动悬架容错性能的分析。结果表明:基于卡尔曼滤波和执行器状态的轮毂电机式电动汽车主动悬架故障补偿控制可以在一定程度上消除执行故障的影响。以上研究表明,电机偏心对汽车平顺性有着重要的影响,在轮毂电机式电动汽车中需要考虑轮毂电机偏心带来的负效应;通过主动悬架控制设计可以改善汽车平顺性,采用卡尔曼滤波可以实现状态估计,将H∞控制、卡尔曼滤波、执行器状态模型相结合,可以实现轮毂电机式电动汽车主动悬架控制容错性能研究。
马磊[6](2021)在《液压主动悬架的车身平稳和车辆平顺性研究》文中研究说明应急救援车辆作为陆地救援设备,经常行驶在凹凸不平的非结构化路面上,传统的被动悬架已无法满足应急救援车辆的机动性、平顺性、安全性和操纵稳定性需求。而主动悬架系统可以通过控制器的实时控制,实现调整车身姿态和减小振动幅度等功能,可显着提高应急救援车辆的行驶平顺性、通过性和操纵稳定性。本文结合国家重点研发项目“高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬挂关键技术研究”(项目编号:2016FYC0802902),考虑悬架系统中刚度阻尼的非线性特点、车体运动耦合因素,以提升车身平稳及行驶平顺性为目标,研究非线性整车液压主动悬架的控制方法。全文主要工作如下:(1)建立液压主动悬架系统模型。以二轴原型车为研究对象,依次建立非线性二自由度和七自由度悬架系统动力学模型。为研究电液伺服控制和主动悬架控制算法,分别建立液压执行器的阀控非对称缸模型和四轮相关路面输入模型。(2)设计主动悬架系统的线性反馈控制器。将悬架的升沉、俯仰和侧倾动力学方程概括为二阶非线性系统,分别设计线性反馈控制器,求解控制力矩。利用扩张状态观测器估计二阶系统中的路面扰动、运动力矩耦合因素,得到控制器反馈变量。控制器参数采用遗传算法整定,保证满足悬架行程约束和轮胎接地约束。控制力矩解耦后,经过各作动器的电液伺服控制器,调节车辆姿态。(3)搭建Simscape物理模型并进行液压主动悬架系统仿真分析。对比Simscape与状态空间模型,仿真效果表明两者具有一致性。在Simscape模型中验证电液伺服控制的力跟踪性能,并进行整车线性反馈控制主动悬架系统的仿真,结果表明,参数优化后的控制器能满足给定约束条件,提高液压主动悬架系统的性能,使车辆具有良好的车身平稳和行驶平顺性。(4)进行二轴原型车试验。对电控系统的参数进行调节和标定,设计试验上位机VB程序,在双边桥上进行主动悬架路面试验。结果表明,对比被动悬架,线性反馈控制液压主动悬架在质心垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度均方根上分别降低了22.69%、24.23%和18.84%,俯仰角和侧倾角的均方根值、峰值均有显着减小。
王宝林[7](2021)在《轮毂驱动电动汽车半主动悬架的优化与控制研究》文中研究表明随着汽车的保有量日渐增加,因为汽车尾气的排放而导致的环境污染问题愈发引起世界各国的关注,电动汽车具备环保、能源可再生且噪音小等特点,受到世界各国的推广。其中,轮毂驱动电动汽车由于其制动、驱动及传动系统的高度集成、简易的底盘结构等优势,成为现代新能源汽车的重要发展方向,但由于轮毂驱动电动汽车的驱动电机位于轮毂内部,导致汽车的非簧载质量相比于燃油汽车要大很多。而现如今,大部分电动汽车仍然使用传统燃油汽车的悬架系统,并没有针对轮毂驱动电动汽车的特点对悬架进行改进,因此根据轮毂驱动电动汽车的特点对悬架进行优化至关重要。本文对半主动悬架控制策略进行研究,对悬架系统采用智能控制,使其根据路况信息与车辆状态对可控阻尼进行实时调节,从而优化车辆行驶平顺性和操控稳定性;使用AdamsCar仿真软件发现硬点位置与车轮定位参数之间的联系,通过灵敏度关系修改硬点位置,优化车轮定位参数,使车辆行驶平顺性和操控稳定性达到理想状态。本文主要研究内容包括:(1)建立精确度较高的1/2车辆半主动悬架模型,在simulink中建立仿真模型;为准确表达车辆所受到的路面激励,基于滤波白噪声法对路面激励进行建模并分析。(2)为使半主动悬架中的可控阻尼能够实时并准确的调节其数值,通过模糊控制理论,根据车辆状态制定模糊控制规则,设计模糊PID控制器,并使用粒子群算法优化控制器参数。(3)建立二自由度四轮转向系统模型,分析其动力学特性;基于横摆角速度反馈信息和模糊控制设计了一种四轮转向控制系统,并以质心侧偏角和横摆角速度为评价指标,与前轮控制转向系统和横摆角速度反馈控制转向系统进行比较。(4)根据车辆硬点位置使用Adams/car建立麦弗逊前悬架的虚拟样机模型,并进行双轮同向跳动实验;对悬架硬点位置进行灵敏度分析,根据分析结果优化硬点位置坐标,对优化后的悬架进行仿真分析,对比优化前后悬架的车轮定位参数。
韦伟[8](2020)在《电磁主动悬架设计与控制策略研究》文中研究说明车辆悬架作为车架与车桥之间的传力装置,不仅能够缓冲、衰减由路面激励引起的冲击和振动,也可以保证车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。近年来,随着汽车悬架的广泛发展,车辆的行驶平顺性、操纵稳定性、使用可靠性、安全性以及乘客的需求等逐渐地受到了人们的重视。由于磁力驱动技术具有无接触、无需润滑、响应速度快、可控性强等优势,采用磁力驱动技术的电磁主动悬架受到了研究学者的普遍关注。本文提出了一种新型的电磁主动悬架,它是将电磁主动悬架作动器嵌入到传统的被动悬架内,采用电磁主动悬架作动器与阻尼器和弹簧并联的方式构成。当汽车行驶在道路上时,作动器不仅提供主动力对车辆的行驶平顺性以及车身姿态进行实时控制,还可以将振动产生的电动势经过转换后贮存在蓄电池内。因此,电磁主动悬架保证了原被动悬架的安全性,又可以通过磁力驱动技术提升了悬架系统的整体性能。本文首先详细阐述了该电磁主动悬架的工作原理;对电磁主动悬架作动器的结构进行设计,对其尺寸进行优化,最后确定最终结构;搭建电磁主动悬架作动器原理样机,对电磁主动悬架作动器的磁场特性和力学特性进行理论、仿真和实验研究;通过电磁主动悬架的仿真分析和原理样机实验,对该悬架的可行性、安全性以及控制策略的有效性进行验证。本文的主要研究内容分为以下六个部分:(1)在全面分析电磁主动悬架目前所存在问题的基础上,本文提出了一种新型的电磁主动悬架,详细阐述了该系统的工作原理,在结构上对电磁主动悬架作动器进行设计,在尺寸上对其进行优化,以确定此作动器的最终结构尺寸并搭建该作动器原理样机。(2)基于等效磁路法和网孔分析法建立电磁主动悬架作动器的磁场理论模型,在磁场理论计算的基础上建立该作动器的力学理论模型,通过磁场仿真软件对此作动器的磁场特性和力学特性进行仿真分析。对该作动器原理样机的磁场特性和力学特性进行测量和研究分析,验证了磁场特性和力学特性在理论模型和仿真分析上的准确性。(3)以车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷作为汽车悬架系统的三个性能评价指标,分别建立了随机路面模型和冲击路面模型,对被动悬架和电磁主动悬架的1/4车二自由度、1/2车四自由度和整车七自由度的动力学模型进行建立,并以随机路面模型作为路面激励,采用PID控制策略对1/4车、1/2车和整车电磁主动悬架进行动力学仿真,并与被动悬架的动力学仿真结果进行比较分析,得到了基于该电磁主动悬架的车辆垂向运动、俯仰运动和侧倾运动的控制效果。(4)以1/4车二自由度的电磁主动悬架为基础,建立PID控制、鲁棒控制以及极点重合配置控制策略理论,并将这三种控制策略分别应用到1/4车电磁主动悬架中,对三个车辆性能评价指标以及其车身加速度的频域响应结果进行对比、分析与评价。针对1/4车电磁主动悬架进行仿真分析,结果表明PID控制策略可以较好地抑制车身姿态,鲁棒控制策略能够抑制车身加速度,并提高悬架的鲁棒性,极点重合配置控制策略在抑制车身加速度的同时对行驶平顺性具有一定的改善,且响应速度较快。(5)为了验证电磁主动悬架的合理性和控制策略的有效性,对电磁主动悬架原理样机进行实验分析。搭建电磁主动悬架原理样机,并对原理样机、控制系统以及后续的实验方案进行了详细地阐述。以电磁主动悬架原理样机为基础,应用PID控制、鲁棒控制和极点重合配置控制策略进行多频率多振幅实验,对2mm振幅、6Hz频率的正弦激励作为输入信号的悬架实验结果进行分析。实验结果表明PID控制策略能够对悬架动行程进行抑制,使车身姿态得到较好地控制,抗干扰性较好,鲁棒控制策略对车身加速度和悬架动行程的控制效果综合性较强,体现了较强的鲁棒性,极点重合配置控制策略对车辆的行驶平顺性具有一定的改善效果,且控制器的响应速度相对较高。因此,通过电磁主动悬架的原理样机实验验证了三种控制策略的实时性、稳定性和有效性。(6)最后,对全文的理论、仿真以及研究成果等进行总结,并再一次明晰了本文的创新点,结合当前电磁主动悬架的研究热点以及本文的研究成果对车辆电磁主动悬架的进一步研究进行展望。
林豪[9](2020)在《基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架系统控制技术研究》文中研究指明随着科学技术的进步与生活水平的改善,汽车已逐渐成为人们出行中不可或缺的代步工具,同时人们对车辆的乘坐舒适性及行驶平顺性也提出了更高的要求,其中座椅悬架系统在抑制振动传递中起着至关重要的作用。磁流变阻尼器是应用磁流变液的流变机理而开发的一种新型隔振器件,相比传统的液压元件,具有不受故障影响、耗电量低及输出阻尼力可调控的优点,使得采用磁流变阻尼器的车辆半主动座椅悬架备受专家学者的青睐。通过安装磁流变阻尼器装置来衰减由外界激励传递到驾乘人员身体上的振动能量,继而改善车辆座椅的乘坐舒适性,已成为当前抑制车辆座椅悬架系统振动传递行之有效的手段。然而关于磁流变阻尼器动力学建模与座椅悬架半主动控制方法等方面的研究尚未成熟完善,许多相关的理论知识和关键技术仍需亟待深入探讨。基于此,本文展开了如下几个方面的研究工作。(1)磁流变阻尼器力学性能试验及动力学建模。参照相关试验标准要求,利用疲劳拉伸机对课题组自行研制的磁流变阻尼器进行力学性能试验。设计了一种粒子群优化算法与非线性最小二乘法相结合的参数识别方法,基于采集的阻尼器示功特性与速度特性试验数据对修正Dahl模型中的未知参数进行辨识。通过对比分析不同工况下的试验数据与仿真数据,验证该模型表征磁流变阻尼器力学性能与滞回特性的可行性,同时其较高的精确度为后续半主动座椅悬架系统的建模及仿真研究提供了有力保障。(2)车辆半主动座椅悬架系统建模及其动力学特性分析。考虑车辆行驶道路真实工况,分别建立了随机输入与凸块输入两种路面模型。简要阐述了1/4车、1/2车及全车半主动座椅悬架系统各自的动力学特性及其优缺点,并应用牛顿第二定律和拉格朗日方程推导了三种模型的运动微分方程。在MatlabSimulink平台上搭建了五自由度1/2被动座椅悬架系统仿真模型,选取六个指标来表征其在时域内的动力学特性,同时运用拉普拉斯变换分别计算座椅加速度和座椅悬架动行程相对于路面输入的传递函数,利用幅频特性曲线分析了四个系统参数变化对被动座椅悬架自身动力学性能的影响。(3)车辆半主动座椅悬架系统控制策略的设计及仿真验证。结合半主动座椅悬架系统复杂的非线性振动特性,在详尽介绍模糊控制理论与PID控制理论的基础上,针对模糊控制中制定的模糊规则过于依赖专家经验而导致其控制精度偏低的不足,设计了一种基于模糊推理的变论域模糊控制器。另外,为了弥补PID控制中比例、积分和微分三个参数不能随系统误差而自适应调节的缺陷,设计了一种模糊-PID控制器,并在此基础上,利用BP神经网络算法和最小二乘法相结合的混合学习算法对模糊-PID控制器中制定的模糊规则进行离线训练,构建了三个并列的两输入单输出T-S型的神经模糊网络结构,即ANFIS-PID控制器。选取座椅加速度和座椅悬架动行程作为性能评价指标,在随机路面和凸块路面输入下,联合搭建好的磁流变阻尼器修正Dahl模型与五自由度1/2车半主动座椅悬架系统模型对所提两种控制策略的隔振效果进行仿真验证及对比分析。仿真结果表明,两种半主动控制策略均能够有效地提升车辆座椅悬架系统的乘坐舒适性,而且ANFIS-PID策略的控制效果相比变论域模糊策略的要更优一些。
徐荣霞[10](2020)在《基于磁流变阻尼器的1/4车辆半主动悬架系统混合控制策略研究》文中认为随着社会、科学技术进步及汽车行业的迅速发展,人们对汽车性能的追求越来越高,作为车辆行驶系统的重要组成部分之一,悬架系统性能好坏会对乘坐舒适性、操纵稳定性及行驶安全性造成直接影响。传统的被动悬架通过弹簧和阻尼元件共同作用改善车辆振动,但其结构参数固定不可变,减振效果受到限制;半主动悬架可以通过控制算法改变悬架阻尼或刚度系数,控制输出阻尼力,从而控制悬架性能,具有良好的减振效果,且与主动悬架相比,半主动悬架结构简单、耗能低、成本低。采用磁流变阻尼器(MRD)的半主动悬架性能优良,能达到与主动悬架系统性能相近的减振效果,且具有耗能低、响应速度快、输出阻尼力大、可调范围广且顺逆可调等优点,因此有重要的应用价值。建立能准确描述磁流变阻尼器力学性能的数学模型和设计半主动悬架控制策略是磁流变半主动悬架系统研究的两个核心问题,本文针对这两个问题建立悬架系统模型并进行数值仿真分析开展研究,主要工作内容如下:(1)介绍磁流变阻尼器的工作原理及工作模式,叙述磁流变阻尼器不同的力学模型及各模型的特点。利用INSTRON实验系统对课题组已有的MRD进行试验测试,分析其速度特性和示功特性,选择改进的双曲正切模型作为本次研究中MRD的数学模型,采用遗传算法进行参数辨识,并将仿真结果和试验值进行对比,结果表明,参数辨识得到的模型能很好地描述MRD的力学特性。(2)建立路面输入模型和1/4车辆半主动悬架模型,并确立系统状态方程,选择车身加速度、悬架动行程及轮胎动位移作为悬架性能的评价指标,分析悬架参数对悬架传递特性的影响。(3)设计模糊控制器及模糊PID控制器,并通过设计合理的模糊规则控制磁流变阻尼器的输入电流,从而控制阻尼器的输出阻尼力,最终实现控制悬架减振的作用,并在MATLAB/Simulink环境下进行建模仿真,结果验证了这两种控制方法均具有效性,且模糊PID控制效果更好。同时针对模糊控制规则制定具有依赖性和主观性,规则制定过程复杂且调试繁琐的缺点,提出一种模糊LQG控制策略,通过对比分析验证该方法与模糊控制和模糊PID控制相比具有更好的减振效果,在随机路面行驶时,车身加速度均方根值较被动悬架减小43.83%,具有更好的车辆平顺性及行驶安全性。
二、汽车主动悬架最优控制器设计与性能仿真(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、汽车主动悬架最优控制器设计与性能仿真(论文提纲范文)
(1)多轴应急救援车辆主动悬架系统的控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 油气悬架的应用和研究现状 |
1.2.1 油气悬架的应用现状 |
1.2.2 油气悬架的研究现状 |
1.3 主动悬架控制策略的研究现状 |
1.3.1 主动悬架的应用现状 |
1.3.2 经典天棚阻尼控制策略 |
1.3.3 基于线性模型的控制策略 |
1.3.4 基于非线性不确定模型的控制策略 |
1.4 主动悬架与全轮转向系统集成控制策略的研究现状 |
1.4.1 主动悬架和转向系统集成控制策略的研究现状 |
1.4.2 多轴车辆全轮转向控制策略的研究现状 |
1.5 现有研究中存在的主要问题 |
1.6 本文的主要研究内容及章节安排 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 章节安排 |
第2章 互联式油气悬架系统的非线性建模和特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 整车互联式油气悬架系统非线性建模 |
2.2.1 油气弹簧主要单元的数学模型 |
2.2.2 互联式油气弹簧的数学模型 |
2.2.3 二自由度油气悬架系统的数学模型 |
2.2.4 整车九自由度油气悬架系统的数学模型 |
2.3 互联式油气弹簧和整车互联式油气悬架系统特性分析 |
2.3.1 互联式油气弹簧的刚度特性和阻尼特性分析 |
2.3.2 刚度和阻尼参数对整车行驶平顺性的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于自抗扰技术的主动悬架系统非线性控制策略研究 |
3.1 引言 |
3.2 整车主动悬架系统非线性建模与运动解耦 |
3.2.1 整车九自由度非线性不确定主动悬架系统模型 |
3.2.2 车身运动解耦 |
3.2.3 悬架系统的性能评估 |
3.3 基于非线性ESO的有限时间稳定输出反馈控制器设计 |
3.3.1 系统假设和几何齐次性理论相关引理 |
3.3.2 垂向运动有限时间稳定输出反馈控制器设计及稳定性证明 |
3.3.3 俯仰运动有限时间稳定输出反馈控制器设计 |
3.3.4 侧倾运动有限时间稳定输出反馈控制器设计 |
3.3.5 零动态稳定性分析及主动悬架系统的约束性能 |
3.4 仿真结果与分析 |
3.4.1 拱形路面输入 |
3.4.2 随机路面输入 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于位移控制的主动悬架系统控制策略研究 |
4.1 引言 |
4.2 整车行驶平顺性控制思路 |
4.3 基于位姿偏差的主环控制器设计 |
4.4 考虑输出信号离散性的子环控制器设计 |
4.4.1 电液伺服作动器系统建模 |
4.4.2 NLSDESO及补偿控制器设计 |
4.4.3 NLSDESO的收敛性证明 |
4.4.4 电液伺服作动器混合系统的闭环系统稳定性证明 |
4.5 仿真结果与分析 |
4.5.1 不同控制增益下的仿真结果 |
4.5.2 不同采样周期下的仿真结果 |
4.5.3 不同控制方法下的仿真结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 多轴车辆主动悬架与全轮转向系统协调控制策略研究 |
5.1 引言 |
5.2 主动悬架与全轮转向系统耦合动力学建模 |
5.2.1 主动悬架系统与转向系统的耦合机理分析 |
5.2.2 十一自由度非线性车辆模型 |
5.2.3 非线性Dugoff轮胎模型 |
5.3 全轮转向系统super-twisting滑模控制器设计 |
5.3.1 车辆操纵稳定性评价指标 |
5.3.2 有限时间稳定的相关引理 |
5.3.3 理想参考模型 |
5.3.4 super-twisting滑模控制率设计及稳定性证明 |
5.3.5 仿真结果与分析 |
5.4 多轴车辆主动悬架与全轮转向系统协调控制器设计 |
5.4.1 协调控制的评价指标选取 |
5.4.2 协调控制器设计 |
5.4.3 仿真结果与分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 整车主动悬架系统试验研究 |
6.1 引言 |
6.2 悬架单元试验平台搭建 |
6.3 液压作动器位置伺服控制试验结果分析 |
6.3.1 不同控制增益下的试验结果分析 |
6.3.2 不同采样周期下的试验结果分析 |
6.3.3 不同控制方法下的试验结果分析 |
6.4 整车试验平台搭建 |
6.5 实车道路试验结果分析 |
6.5.1 路障一下的试验结果分析 |
6.5.2 路障二下的试验结果分析 |
6.5.3 路障三下的试验结果分析 |
6.6 本章小结 |
第7章 全文总结与展望 |
7.1 论文的主要工作 |
7.2 对未来工作的展望 |
参考文献 |
附录 |
附录A 路面输入模型 |
附录A.1 拱形路面输入 |
附录A.2 随机路面输入 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(2)轮毂电机电动汽车分数阶主动悬架系统鲁棒控制(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 分数阶悬架系统概述 |
1.2.1 汽车悬架的结构形式 |
1.2.2 汽车悬架的主要作用 |
1.2.3 分数阶悬架研究现状 |
1.3 车辆悬架控制策略研究现状 |
1.4 本文主要工作及章节安排 |
1.4.1 本文主要工作 |
1.4.2 章节安排 |
第二章 电动汽车分数阶主动悬架模型的建立 |
2.1 分数阶微积分的定义与性质 |
2.2 路面输入时域模型 |
2.2.1 随机路面输入模型 |
2.2.2 确定性路面输入模型 |
2.3 分数阶主动悬架系统建模 |
2.3.1 1/4 车三自由度分数阶主动悬架系统模型 |
2.3.2 分数阶项的处理 |
2.4 本章小结 |
第三章 分数阶主动悬架系统H_∞鲁棒控制 |
3.1 约束H_∞鲁棒控制的LMI方法 |
3.2 分数阶主动悬架系统鲁棒控制器设计 |
3.3 仿真计算与结果分析 |
3.3.1 确定性路面下仿真结果与分析 |
3.3.2 随机性路面下仿真结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于T-S模糊的分数阶主动悬架系统鲁棒控制 |
4.1 T-S模糊模型的建立 |
4.2 基于T-S模糊模型的分数阶主动悬架系统鲁棒控制器设计 |
4.3 仿真计算与结果分析 |
4.3.1 确定性路面下仿真与分析 |
4.3.2 随机性路面下仿真与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于容错模糊的分数阶主动悬架系统鲁棒控制 |
5.1 容错控制方法概述 |
5.2 1/4 车辆主动悬架故障模型的建立 |
5.3 仿真计算与结果分析 |
5.3.1 频域响应 |
5.3.2 时域响应 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(3)含分数阶的轮毂电机电动汽车悬架系统控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 分数阶微积分理论应用于悬架系统的研究现状 |
1.2.2 分数阶微积分动力学系统的控制研究现状 |
1.2.3 汽车悬架动力学系统控制研究现状 |
1.3 本文主要研究内容及章节安排 |
1.3.1 本文主要研究内容 |
1.3.2 章节安排 |
第二章 含分数阶轮毂电机电动汽车被动悬架非线性系统建模 |
2.1 汽车平顺性评价指标 |
2.2 分数阶微积分的定义及性质 |
2.2.1 分数阶微积分的定义及Laplace变换 |
2.2.2 分数阶微积分的Laplace变换 |
2.2.3 分数阶微积分的基本性质 |
2.3 分数阶微分的处理 |
2.3.1 Oustaloup滤波器设计 |
2.3.2 基本假设条件 |
2.3.3 含分数阶的悬架非线性仿真模型 |
2.4 路面输入及其模型 |
2.4.1 路面不平度 |
2.4.2 路面激励时域模型 |
2.5 非簧载质量增加的影响 |
2.6 本章小结 |
第三章 被动分数阶电动汽车悬架系统参数的优化设计 |
3.1 粒子群算法简介 |
3.2 粒子群算法原理分析 |
3.3 粒子群算法参数的选取原则 |
3.3.1 惯性权重参数 |
3.3.2 认知系数与社会系数 |
3.3.3 其他相关参数调整 |
3.4 基于粒子群算法的电动汽车悬架参数优化 |
3.4.1 优化模型的优化变量的选取 |
3.4.2 优化变量的约束条件 |
3.4.3 被动分数阶电动汽车悬架优化模型 |
3.4.4 悬架参数优化的目标函数 |
3.5 优化前、后效果对比分析 |
3.6 基于遗传算法的电动汽车悬架参数优化 |
3.6.1 遗传算法的运算过程 |
3.6.2 优化结果 |
3.6.3 粒子群算法与遗传算法优化结果对比 |
3.7 本章小结 |
第四章 基于变结构理论的三自由度1/4电动汽车分数阶悬架主动控制研究 |
4.1 滑模变结构控制系统的描述及原理分析 |
4.1.1 滑模变结构控制简述 |
4.1.2 滑模动态的存在性条件 |
4.1.3 滑模动态的可达性条件 |
4.1.4 滑动模态的不变性 |
4.1.5 滑模变结构控制系统的几个性质 |
4.1.6 滑模变结构控制系统的抖振问题 |
4.2 悬架动力学模型的建立 |
4.2.1 参考悬架模型 |
4.2.2 被控悬架模型 |
4.3 分数阶指数趋近律的滑模变结构控制器的设计 |
4.3.1 切换函数的选取与滑模参数的设计 |
4.3.2 分数阶指数趋近律的选取 |
4.3.3 控制器控制律的设计 |
4.4 仿真及结果分析 |
4.4.1 仿真模型 |
4.4.2 仿真结果与分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(4)基于主动悬架控制的电动汽车平顺性仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 轮毂电机驱动技术的应用 |
1.3 研究现状 |
1.3.1 汽车主动悬架控制发展与研究现状 |
1.3.2 轮毂电机驱动汽车平顺性研究现状 |
1.4 本文的研究方法、内容及意义 |
1.4.1 研究方法 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 研究意义 |
第2章 汽车平顺性研究的基本理论 |
2.1 汽车平顺性 |
2.2 动力学理论 |
2.3 本章小结 |
第3章 路面激励建模及整车平顺性仿真 |
3.1 引言 |
3.2 路面激励模型 |
3.2.1 随机路面激励模型 |
3.2.2 包块路面激励模型 |
3.3 轮毂电机驱动的整车7 自由度模型 |
3.4 非簧载质量增加和车速增加对汽车平顺性的影响 |
3.4.1 整车仿真系统 |
3.4.2 仿真结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 轮毂电机激励建模及1/4 车平顺性仿真 |
4.1 引言 |
4.2 轮毂电机激振力模型 |
4.2.1 电机种类及驱动方式简介 |
4.2.2 开关磁阻电机激振力模型 |
4.2.3 轮毂电机垂直激振力仿真 |
4.3 轮毂电机驱动的1/4车2 自由度模型仿真 |
4.3.1 轮毂电机驱动的1/4车2 自由度模型 |
4.3.2 电机激励对汽车平顺性的影响 |
4.4 轮毂电机悬置的1/4车3 自由度模型仿真 |
4.4.1 轮毂电机悬置的1/4车3 自由度模型 |
4.4.2 电机悬架对汽车平顺性的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 主动悬架建模及整车平顺性仿真 |
5.1 引言 |
5.2 液压式主动悬架作动器模型 |
5.2.1 模型结构 |
5.2.2 模型假设 |
5.2.3 模型建立 |
5.3 电机悬置的整车11 自由度模型 |
5.3.1 系统的振动微分方程 |
5.3.2 系统的空间状态方程 |
5.4 主动悬架控制器设计 |
5.4.1 主动悬架的最优控制 |
5.4.2 主动悬架的次优控制 |
5.4.3 加权系数求解 |
5.5 仿真结果 |
5.5.1 整车仿真系统 |
5.5.2 仿真结果与分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(5)轮毂电机式电动汽车主动悬架控制容错性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 悬架控制概述 |
1.1.1 悬架控制 |
1.1.2 悬架控制算法 |
1.2 轮毂电机式电动汽车悬架控制研究综述 |
1.2.1 轮毂电机式电动汽车特点 |
1.2.2 轮毂电机式电动汽车悬架控制研究分析 |
1.3 轮毂电机式电动汽车主动悬架控制容错相关研究现状 |
1.3.1 主动悬架控制容错 |
1.3.2 主动悬架控制容错面临的主要问题 |
1.3.3 主动悬架状态估计相关研究现状 |
1.3.4 主动悬架硬件容错相关研究现状 |
1.4 本文研究的主要内容和意义 |
1.4.1 本文研究的主要内容 |
1.4.2 本文研究的主要意义 |
第2章 轮毂电机式电动汽车被动悬架性能分析 |
2.1 轮毂电机式电动汽车被动悬架性能模型描述 |
2.1.1 平面模型 |
2.1.2 微分方程 |
2.1.3 状态方程 |
2.1.4 振动响应量 |
2.1.5 悬架性能指标 |
2.2 路面激励和轮毂电机激励描述 |
2.2.1 随机路面单轮激励描述 |
2.2.2 随机路面前后轮激励描述 |
2.2.3 脉冲路面前后轮激励描述 |
2.2.4 轮毂电机激励描述 |
2.3 轮毂电机式电动汽车被动悬架性能仿真模型开发 |
2.3.1 随机路面前后轮激励仿真模型 |
2.3.2 脉冲路面前后轮激励仿真模型 |
2.3.3 轮毂电机激励仿真模型 |
2.3.4 电动汽车被动悬架性能仿真模型 |
2.4 轮毂电机式电动汽车被动悬架性能仿真 |
2.4.1 随机路面前后轮激励仿真 |
2.4.2 脉冲路面前后轮激励仿真 |
2.4.3 轮毂电机激励仿真 |
2.4.4 随机路面被动悬架性能仿真 |
2.4.5 脉冲路面被动悬架性能仿真 |
2.5 本章小结 |
第3章 轮毂电机式电动汽车主动悬架状态反馈H_∞控制设计和性能分析 |
3.1 线性矩阵不等式及其求解 |
3.1.1 线性矩阵不等式 |
3.1.2 Schur补引理 |
3.1.3 线性矩阵不等式求解 |
3.2 状态反馈H_∞控制 |
3.2.1 标准状态反馈H_∞控制 |
3.2.2 约束状态反馈H_∞控制 |
3.3 轮毂电机式电动汽车主动悬架性能模型描述 |
3.3.1 平面模型 |
3.3.2 微分方程 |
3.3.3 状态方程 |
3.3.4 输出向量 |
3.3.5 控制输出向量 |
3.3.6 约束输出向量 |
3.4 轮毂电机式电动汽车主动悬架状态反馈H_∞控制设计和实现 |
3.4.1 状态反馈H_∞控制设计 |
3.4.2 输出向量的同尺度量化和加权处理 |
3.4.3 控制参数的确定方法 |
3.4.4 控制参数的求解 |
3.5 轮毂电机式电动汽车主动悬架状态反馈H_∞控制性能分析 |
3.5.1 状态反馈H_∞控制性能仿真模型 |
3.5.2 随机路面悬架性能分析 |
3.5.3 脉冲路面悬架性能分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 轮毂电机式电动汽车主动悬架状态估计反馈H_∞控制和性能分析 |
4.1 卡尔曼滤波算法描述及其实现 |
4.1.1 离散线性系统的表示 |
4.1.2 卡尔曼滤波算法 |
4.1.3 卡尔曼滤波公式推导 |
4.1.4 卡尔曼滤波算法应用注意事项 |
4.1.5 卡尔曼滤波算法的实现 |
4.2 连续线性系统的离散化处理 |
4.2.1 连续线性系统的离散化 |
4.2.2 连续线性系统离散化的实现 |
4.3 轮毂电机式电动汽车主动悬架性能模型的离散化处理 |
4.3.1 离散化模型 |
4.3.2 离散仿真模型 |
4.3.3 随机路面主动悬架性能两种仿真模型的比较 |
4.3.4 脉冲路面主动悬架性能两种仿真模型的比较 |
4.4 轮毂电机式电动汽车主动悬架测量响应选取 |
4.4.1 加速度响应选取 |
4.4.2 速度响应选取 |
4.4.3 位移响应选取 |
4.5 基于卡尔曼滤波的轮毂电机式电动汽车主动悬架性能分析 |
4.5.1 状态估计反馈和状态反馈 |
4.5.2 状态估计反馈仿真模型 |
4.5.3 电机无偏心时状态估计反馈和状态反馈的比较 |
4.5.4 电机偏心时状态估计反馈和状态反馈的比较 |
4.6 本章小结 |
第5章 轮毂电机式电动汽车主动悬架考虑执行器状态的容错性能分析 |
5.1 轮毂电机式电动汽车主动悬架执行器状态描述 |
5.1.1 执行器状态描述 |
5.1.2 主动悬架执行器状态描述 |
5.2 轮毂电机式电动汽车主动悬架执行器故障时的输出力 |
5.2.1 考虑主动悬架执行器状态的仿真模型 |
5.2.2 随机路面主动悬架有无执行器故障时的输出力 |
5.2.3 脉冲路面主动悬架有无执行器故障时的输出力 |
5.3 轮毂电机式电动汽车主动悬架故障补偿控制设计仿真模型 |
5.3.1 故障补偿控制设计 |
5.3.2 故障补偿控制仿真模型 |
5.4 轮毂电机式电动汽车主动悬架恒增益故障容错性能分析 |
5.4.1 随机路面恒增益故障容错性能分析 |
5.4.2 脉冲路面恒增益故障容错性能分析 |
5.5 轮毂电机式电动汽车主动悬架恒偏差故障容错性能分析 |
5.5.1 随机路面恒偏差故障容错性能分析 |
5.5.2 脉冲路面恒偏差故障容错性能分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 全文总结及展望 |
参考文献 |
致谢 |
(6)液压主动悬架的车身平稳和车辆平顺性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 车辆悬架系统概述 |
1.2.1 悬架系统分类 |
1.2.2 主动悬架国内外发展状况 |
1.2.3 主动悬架常用控制策略 |
1.3 主动悬架发展趋势 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 液压主动悬架系统模型 |
2.1 车辆悬架系统模型 |
2.1.1 二自由度1/4车辆悬架模型 |
2.1.2 七自由度整车悬架模型 |
2.1.3 悬架系统性能指标 |
2.2 液压系统模型 |
2.3 路面模型 |
2.4 本章小结 |
第3章 控制器设计和参数优化 |
3.1 基于ESO的线性反馈控制器 |
3.1.1 线性反馈控制器 |
3.1.2 扩张状态观测器 |
3.2 控制器参数的遗传算法整定 |
3.3 作动器的电液伺服控制 |
3.4 本章小结 |
第4章 液压主动悬架仿真与分析 |
4.1 路面仿真 |
4.2 悬架系统的2种仿真模型 |
4.2.1 二自由度悬架系统的仿真模型 |
4.2.2 七自由度悬架系统的仿真模型 |
4.2.3 电液伺服系统仿真模型 |
4.3 模型仿真结果 |
4.3.1 悬架2种模型输出对比 |
4.3.2 电液伺服系统仿真结果 |
4.3.3 控制器参数的GA整定结果 |
4.3.4 主动悬架控制效果 |
4.4 本章小结 |
第5章 样车试验 |
5.1 样车介绍 |
5.2 试验预处理 |
5.2.1 电控系统标定 |
5.2.2 伺服控制器参数调节 |
5.2.3 惯导数据处理 |
5.3 试验上位机 |
5.3.1 测试流程 |
5.3.2 自动控制流程 |
5.4 路面试验 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(7)轮毂驱动电动汽车半主动悬架的优化与控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
1 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 轮毂驱动电动汽车开发研究概况 |
1.2.2 轮毂驱动电动汽车悬架系统的研究 |
1.2.3 半主动悬架控制系统的研究现状 |
1.2.4 车辆转向系统稳定性研究 |
1.3 本文研究的主要内容 |
2 路面激励及车辆半主动悬架动力学特性分析 |
2.1 路面输入 |
2.1.1 路面不平度的功率谱 |
2.2 路面建模 |
2.2.1 路面不平度的频域模型 |
2.2.2 路面不平度的时域模型 |
2.2.3 基于simulink的路面激励模型 |
2.3 悬架性能评价指标 |
2.4 1/2 车辆半主动悬架模型 |
2.5 仿真结果分析 |
2.6 本章小结 |
3 基于粒子群算法的半主动悬架模糊PID控制的优化研究 |
3.1 PID控制 |
3.1.1 PID控制基本原理 |
3.1.2 PID控制在半主动悬架中的应用 |
3.1.3 PID参数整定 |
3.2 半主动悬架模糊PID控制器设计 |
3.2.1 模糊控制理论 |
3.2.2 模糊控制器的组成 |
3.2.3 模糊控制器的分类 |
3.3 模糊PID控制原理 |
3.4 模糊PID控制在半主动悬架中的应用 |
3.4.1 量化因子和比例因子 |
3.4.2 模糊控制规则设置 |
3.4.3 建立模糊控制规则表 |
3.5 粒子群算法 |
3.6 半主动悬架基于粒子群算法优化的模糊PID控制 |
3.7 仿真结果与分析 |
3.8 本章小结 |
4 基于横摆角速度反馈模糊控制的四轮转向系统 |
4.1 四轮转向系统动力学分析 |
4.2 定前后轮转向比四轮转向系统 |
4.3 横摆角速度反馈四轮转向系统 |
4.4 四轮转向系统模糊控制 |
4.4.1 模糊控制器的设计 |
4.5 基于横摆角速度反馈模糊控制的四轮转向系统仿真分析 |
4.5.1 低速状态下转向稳定性研究 |
4.5.2 高速状态下转向稳定性研究 |
4.6 本章小结 |
5 轮毂驱动电动汽车麦弗逊悬架优化分析 |
5.1 麦弗逊悬架式独立悬架 |
5.1.1 基于Adams/Car的仿真模型 |
5.2 车轮定位参数 |
5.2.1 车轮外倾角(Camber Angle) |
5.2.2 主销后倾角(Caster Angel) |
5.2.3 主销内倾角(Kingpin inclination Angle) |
5.2.4 主销偏移距(Scrub Radius) |
5.2.5 前束角(Toe Angle) |
5.3 基于Adams的参数化分析 |
5.3.1 选取优化目标和影响因子 |
5.4 灵敏度分析结果 |
5.5 悬架定位参数优化结果分析 |
5.6 结论 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的成果 |
(8)电磁主动悬架设计与控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 主动悬架发展概述 |
1.3 电磁主动悬架概述及国内外研究现状 |
1.3.1 电磁主动悬架概述 |
1.3.2 国外研究现状 |
1.3.3 国内研究现状 |
1.4 主动悬架及半主动悬架的控制方法研究现状 |
1.5 电磁主动悬架研究中存在的问题 |
1.6 本论文选题的依据和主要内容 |
第2章 电磁主动悬架系统的工作原理及结构参数优化 |
2.1 电磁主动悬架系统的工作原理 |
2.2 电磁主动悬架作动器的结构设计与尺寸优化 |
2.2.1 电磁主动悬架作动器的结构设计 |
2.2.2 电磁主动悬架作动器的尺寸优化 |
2.3 搭建电磁主动悬架作动器原理样机 |
2.4 本章小结 |
第3章 电磁主动悬架作动器的特性分析 |
3.1 电磁主动悬架作动器的磁场理论模型 |
3.2 电磁主动悬架作动器的磁场仿真分析 |
3.3 电磁主动悬架作动器的磁场特性验证 |
3.3.1 磁场特性的实验装置和实验方案 |
3.3.2 磁场特性的实验验证 |
3.4 电磁主动悬架作动器的力学理论模型 |
3.5 电磁主动悬架作动器的力学仿真分析 |
3.6 电磁主动悬架作动器的力学特性验证 |
3.6.1 主动力特性的实验装置和实验方案 |
3.6.2 力学特性的实验验证 |
3.7 本章小结 |
第4章 电磁主动悬架的系统动力学模型建立与仿真分析 |
4.1 汽车悬架系统性能评价指标 |
4.1.1 车身加速度 |
4.1.2 悬架动行程 |
4.1.3 轮胎动载荷 |
4.2 路面激励建模 |
4.2.1 随机路面建模 |
4.2.2 冲击路面建模 |
4.3 悬架系统的建模原则 |
4.4 被动悬架系统动力学模型的建立 |
4.4.1 1/4 车二自由度的被动悬架模型 |
4.4.2 1/2 车四自由度的被动悬架模型 |
4.4.3 整车七自由度的被动悬架模型 |
4.5 电磁主动悬架系统动力学模型的建立 |
4.5.1 1/4 车二自由度的电磁主动悬架模型 |
4.5.2 1/2 车四自由度的电磁主动悬架模型 |
4.5.3 整车七自由度的电磁主动悬架模型 |
4.6 电磁主动悬架的系统动力学仿真分析 |
4.6.1 1/4 车二自由度电磁主动悬架的仿真分析 |
4.6.2 1/2 车四自由度电磁主动悬架的仿真分析 |
4.6.3 整车七自由度电磁主动悬架的仿真分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 电磁主动悬架系统的控制策略仿真研究 |
5.1 电磁主动悬架系统的PID控制策略的仿真研究 |
5.1.1 PID控制策略的基本理论 |
5.1.2 PID控制器的设计 |
5.1.3 基于PID控制的电磁主动悬架系统的动力学仿真分析 |
5.2 电磁主动悬架系统的鲁棒控制策略的仿真研究 |
5.2.1 鲁棒控制器策略的基本理论 |
5.2.2 电磁主动悬架系统的鲁棒控制器设计 |
5.2.3 基于鲁棒控制的电磁主动悬架系统的动力学仿真分析 |
5.3 电磁主动悬架系统的极点重合配置控制策略的仿真研究 |
5.3.1 极点重合配置策略理论 |
5.3.2 基于极点重合配置控制的电磁主动悬架系统的动力学仿真分析 |
5.4 电磁主动悬架系统仿真研究的控制策略评价 |
5.5 本章小结 |
第6章 电磁主动悬架系统的控制策略的实验验证 |
6.1 电磁主动悬架系统原理样机 |
6.1.1 搭建电磁主动悬架原理样机 |
6.1.2 搭建电磁主动悬架原理样机的控制系统与实验方案 |
6.2 电磁主动悬架系统的PID控制策略的实验验证 |
6.2.1 PID控制的时域与频域分析 |
6.2.2 基于PID控制的多频率多振幅的电磁主动悬架实验的研究与分析 |
6.3 电磁主动悬架系统的鲁棒控制策略的实验验证 |
6.3.1 鲁棒控制的时域与频域分析 |
6.3.2 基于鲁棒控制的多频率多振幅实验的研究与分析 |
6.4 电磁主动悬架系统的极点重合配置控制策略的实验验证 |
6.4.1 极点重合配置控制的时域与频域分析 |
6.4.2 基于极点重合配置控制的多频率多振幅实验的研究与分析 |
6.5 电磁主动悬架系统实验的控制策略评价 |
6.6 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(9)基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架系统控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 磁流变液与磁流变阻尼器简介 |
1.2.1 磁流变液的研究发展现状 |
1.2.2 磁流变阻尼器的研究发展现状 |
1.3 磁流变阻尼器力学模型研究发展现状 |
1.3.1 磁流变阻尼器正向力学模型 |
1.3.2 磁流变阻尼器逆向力学模型 |
1.4 车辆半主动座椅悬架的研究发展现状 |
1.5 磁流变阻尼器的控制方法研究进展 |
1.6 本文主要研究内容 |
第二章 磁流变阻尼器性能试验与力学建模 |
2.1 磁流变液的流变特性 |
2.2 磁流变阻尼器的工作原理及模式 |
2.3 磁流变阻尼器的性能试验 |
2.4 磁流变阻尼器模型建立及其参数辨识 |
2.4.1 粒子群优化算法基本原理 |
2.4.2 基于粒子群优化算法的参数识别方法 |
2.4.3 基于粒子群优化算法与非线性最小二乘法相结合的参数识别方法 |
2.4.4 修正Dahl仿真模型验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 车辆座椅悬架系统建模与动力学分析 |
3.1 路面输入模型 |
3.1.1 随机路面输入模型 |
3.1.2 凸块路面输入模型 |
3.2 车辆半主动座椅悬架系统建模 |
3.2.1 三自由度1/4车半主动座椅悬架系统模型 |
3.2.2 五自由度1/2车半主动座椅悬架系统模型 |
3.2.3 十自由度整车半主动座椅悬架系统模型 |
3.3 五自由度1/2车被动座椅悬架动力学分析 |
3.3.1 五自由度1/2车被动座椅悬架系统模型 |
3.3.2 五自由度1/2车座椅悬架时域仿真分析 |
3.3.3 五自由度1/2车被动座椅悬架幅频特性仿真分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 车辆半主动座椅悬架系统控制策略研究 |
4.1 变论域模糊控制策略研究 |
4.1.1 模糊控制基本理论 |
4.1.2 模糊控制器设计 |
4.1.3 变论域模糊控制基本原理 |
4.1.4 基于模糊推理的变论域模糊控制器设计 |
4.1.5 基于模糊推理的变论域模糊控制仿真研究 |
4.2 ANFIS-PID控制策略研究 |
4.2.1 PID控制器设计 |
4.2.2 模糊-PID控制器设计 |
4.2.3 ANFIS-PID控制器基本原理 |
4.2.4 ANFIS-PID控制器设计 |
4.2.5 ANFIS-PID控制仿真研究 |
4.3 两种控制策略仿真结果对比分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结 |
5.1 主要工作回顾 |
5.2 本课题今后需进一步研究的地方 |
参考文献 |
个人简历在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
(10)基于磁流变阻尼器的1/4车辆半主动悬架系统混合控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 磁流变液的特性 |
1.2.1 磁流变液 |
1.2.2 磁流变液的流变特性 |
1.2.3 磁流变阻尼器的工作原理 |
1.2.4 磁流变阻尼器的工作模式 |
1.3 磁流变半主动悬架系统研究现状 |
1.3.1 悬架系统研究概述 |
1.3.2 国内外磁流变半主动悬架研究现状 |
1.4 磁流变半主动悬架控制策略研究概述 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 磁流变阻尼器力学模型 |
2.1 MRD的力学模型 |
2.1.1 伪静力模型 |
2.1.2 参数模型 |
2.1.3 非参数模型 |
2.2 MRD的动力特性实验 |
2.3 改进的双曲正切模型参数辨识 |
2.4 本章小结 |
第三章 1/4车辆半主动悬架系统动力学模型建立及分析 |
3.1 悬架系统性能评价指标 |
3.2 路面输入模型 |
3.2.1 基于有理函数的白噪声生成法 |
3.2.2 滤波白噪声生成法 |
3.2.3 积分白噪声生成法 |
3.3 1/4车辆半主动悬架系统力学模型 |
3.4 悬架系数对减振效果的影响 |
3.4.1 悬架阻尼系数对减振效果的影响分析 |
3.4.2 刚度对减振效果的影响分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 磁流变1/4车辆半主动悬架模糊控制策略研究 |
4.1 模糊控制策略 |
4.1.1 模糊控制基本思想 |
4.1.2 模糊控制原理 |
4.1.3 半主动悬架模糊控制器设计 |
4.2 模糊控制仿真结果分析 |
4.3 PID控制策略 |
4.3.1 PID控制基本思想 |
4.3.2 PID控制策略 |
4.4 模糊PID控制策略 |
4.4.1 模糊PID控制思想 |
4.4.2 模糊PID控制原理 |
4.4.3 模糊PID控制器设计 |
4.5 模糊PID控制仿真结果分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 磁流变1/4车辆半主动悬架模糊LQG控制策略研究 |
5.1 LQG控制策略 |
5.1.1 LQG控制算法 |
5.1.2 LQG半主动控制器设计 |
5.2 模糊LQG控制策略 |
5.2.1 模糊LQG半主动控制器 |
5.2.2 模糊LQG半主动控制器设计 |
5.3 模糊LQG控制仿真结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
个人简历 在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
四、汽车主动悬架最优控制器设计与性能仿真(论文参考文献)
- [1]多轴应急救援车辆主动悬架系统的控制策略研究[D]. 杜苗苗. 吉林大学, 2021(01)
- [2]轮毂电机电动汽车分数阶主动悬架系统鲁棒控制[D]. 孙亚婷. 石家庄铁道大学, 2021(01)
- [3]含分数阶的轮毂电机电动汽车悬架系统控制研究[D]. 程林. 石家庄铁道大学, 2021(02)
- [4]基于主动悬架控制的电动汽车平顺性仿真研究[D]. 刘志强. 燕山大学, 2021(01)
- [5]轮毂电机式电动汽车主动悬架控制容错性能研究[D]. 成林海. 吉林大学, 2021(01)
- [6]液压主动悬架的车身平稳和车辆平顺性研究[D]. 马磊. 燕山大学, 2021(01)
- [7]轮毂驱动电动汽车半主动悬架的优化与控制研究[D]. 王宝林. 青岛科技大学, 2021(01)
- [8]电磁主动悬架设计与控制策略研究[D]. 韦伟. 沈阳工业大学, 2020
- [9]基于磁流变阻尼器的车辆座椅悬架系统控制技术研究[D]. 林豪. 华东交通大学, 2020(01)
- [10]基于磁流变阻尼器的1/4车辆半主动悬架系统混合控制策略研究[D]. 徐荣霞. 华东交通大学, 2020(01)