自适应半主动悬架系统控制策略

建立了一种自适应半主动悬架的控制策略,能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性.首先建立集成了考虑悬架限位的阻尼连续变化(CVD)天棚控制算法的整车模型,并在不同路面和车速下进行仿真分析,建立由悬架动行程均方值估计路面不平度等级的方法;其次,提出一种考虑路面不平度等级的自适应型半主动悬架控制策略;然后采用遗传算法对不同工况下的控制参数进行离线优化;最后将优化后的控制参数用于在线控制,并与传统的被动悬架以及天棚控制的半主动悬架进行对比分析.仿真结果表明:汽车在复杂工况行驶时能有效识别路况信息并进行控制模式切换;在Comfort模式时能有效提高汽车平顺性;在Sport模式时能有效提高汽车的行驶稳定性;在Safe模式时能有效提高汽车行驶安全性.     

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(Acceleration Driven Damper, ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明,在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%和15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。     

基于阻尼状态切换的装载机座椅悬架控制

为提高装载机驾驶员作业舒适性,提出了一种基于阻尼多状态切换减振器的装载机半主动座椅悬架系统.分析了阻尼多状态切换减振器的设计原理及油液流动行为,建立了阻尼多状态切换减振器数学模型,通过仿真分析获取了减振器4种阻尼状态下的复原阻尼系数和压缩阻尼系数,在此基础上,进一步构建了装载机半主动座椅悬架系统混杂动力学模型,设计了用于座椅半主动悬架的权值系数模糊自适应调整混杂模型预测控制策略,并在随机路面激励输入下进行了控制策略性能仿真分析.仿真结果表明:所提出的装载机半主动座椅悬架及其控制策略能够有效降低座椅垂向振动加速度均方根值,降幅达35.71%,同时改善座椅悬架动行程达30.88%,驾驶员作业舒适性得到显著提升.     

基于能量流动分析的电磁式馈能型主动悬架控制

针对已开发的电磁式悬架作动器样机进行数学建模,并采用主环/内环分层式结构对其进行主动控制.通过对内环系统的简化分析得到控制电流可实现范围以及不同条件下作动器能量流动状态,并采用模型预测控制方法设计了全主动和半主动2种模式的主环控制器,分别侧重于车辆悬架系统振动抑制和不平路面振动能量回收.在不同路面输入条件下进行仿真对比分析,结果表明,相对于传统被动悬架,电磁式悬架作动器在全主动模式下消耗蓄电池能量,但可以将车辆乘适性提高30%,而在半主动模式下可以回收路面振动能量并将车辆乘适性提高10%.     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究

采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制。为了便于比较，研究了三种控制策略。提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案，给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明，基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果，具有良好的应用前景。     

基于路面识别的车辆半主动悬架控制

以实现悬架自适应半主动控制为目的,基于多目标优化算法及路面识别,针对车辆平顺性与操纵稳定性进行研究.首先建立1/4车辆等效天棚控制模型,并根据系统动力学关系推导车辆簧载质量加速度及轮胎动载荷的解析解表达式,然后利用基于遗传算法的多目标优化算法求取Pareto最优解集.依据路面识别得到的路面等级分配控制权重,以获得不同路面对应的控制增益.仿真结果显示,基于路面识别的半主动悬架自适应控制系统能够通过调节权重获得不同路面行驶条件下平顺性与操纵稳定性之间的平衡.     

基于新型减振支柱的半主动悬架特性研究

为了解决传统半主动悬架减振器有限的阻尼调节范围很难满足所有控制策略要求的问题,提出了刚度和阻尼偶联可调的一体式悬架减振支柱结构。介绍了该减振支柱的结构组成、阻尼和刚度的调节原理与耦合关系,分析了新型减振支柱的非线性刚度和阻尼特性。建立了采用新型减振支柱的二自由度半主动悬架系统模型,运用MATLAB/SIMULINK对半主动悬架模型进行仿真计算。根据仿真结果得到了路面条件、车速、悬架阻尼和空气弹簧初始气压对半主动悬架性能的影响规律。仿真结果显示:在三种典型路面和车速工况下,当减振器的阻尼状态为"高"、空气弹簧的初始气压为0.4 MPa时,半主动悬架的车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程分别比原车被动悬架至少降低6%、10%和18%。表明采用新型减振支柱的半主动悬架可以根据车辆行驶工况,对减振支柱的刚度特性和阻尼特性进行匹配,实现降低车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程的目标,从而改善车辆行驶平顺性、行驶安全性以及机动性。     

汽车半主动悬架系统模糊控制仿真研究

建立了某型客车的1/4车体两自由度悬架模型,设计了双输入单输出的模糊控制器,在Matlab/Simulink环境下以滤波白噪声作为随机路面输入信号对客车半主动悬架模型进行了仿真研究。研究结果表明,与被动悬架相比较,基于模糊控制的半主动悬架能有效降低车身垂向加速度,使车辆平顺性有一定程度的提高,但在减小轮胎动载荷及悬架动挠度方面效果不明显,有待与其它控制方法组合对悬架系统进行联合控制,以取得更佳的振动控制效果。     

轿车半主动悬架系统模糊控制

为了实现汽车操纵稳定性和乘坐舒适性,本文对轿车半主动悬架系统进行研究.建立了1/4轿车二自由度悬架数学模型,并推导出悬架动力学方程和状态方程.接着设计出适用于半主动悬架系统的模糊逻辑控制,将该控制策略应用到半主动悬架中,并与被动悬架的车身加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度性能指标进行对比.仿真结果表明半主动悬架系统比传统的被动悬架具有更好的减振性能,同时说明该控制策略的可行,可以有效地提高车辆行驶的平稳性和乘坐舒适性.     

基于新型趋近律的半主动悬架模糊滑模控制

面向重载运输车辆的行驶过程,为了提高驾驶员的乘坐舒适性和行车安全性,设计一种基于新型趋近律的半主动悬架模糊滑模控制器。首先,为解决实时测量路面信号的问题,基于改进的参考天棚模型,将簧下质量的运动状态直接作为控制系统输入;其次,针对滑模控制引起的系统抖振和收敛速度慢的问题,引入可变边界层饱和函数的新型趋近律,再将模糊控制与滑模控制相结合,以保证控制精度和控制鲁棒性;最后,将重载运输车辆半主动悬架作为仿真对象进行仿真。结果表明,相较于传统模糊滑模控制,车身垂向加速度降低78.9%,车轮动载荷下降13.6%,悬架动挠度减小31.4%。所设计的控制器可提升以车身垂向加速度和悬架动挠度为评价指标的乘坐舒适性和以车轮动载荷为评价指标的行车安全性,为半主动悬架系统的智能控制研究提供参考。     

车辆半主动油气悬架模糊控制的建模与仿真

为对某工程车辆半主动悬架系统进行可靠控制,针对单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了其刚度特性和阻尼特性以及节流小孔面积的改变对阻尼的影响. 提出在防止悬架频繁击穿前提下改善车辆平顺性要求的控制思想,以悬架动挠度及其随时间变化率为控制输入,建立控制模型,并制定模糊控制规则,设计了模糊控制器. 分别针对正弦路面激励、积分白噪声随机路面激励以及瞬态阶跃路面激励进行仿真. 仿真结果表明:模糊控制策略在悬架半主动控制的应用,不仅可减小悬架击穿的概率,也从统计角度改善了车辆平顺性.      

基于电液比例阀减振器半主动悬架系统的研究

为提高汽车的平顺性和操纵稳定性,设计了以电液比例阀半主动减振器为控制对象,采用自适应神经网络控制方法的半主动悬架系统。在对电液比例阀减振器阻尼力变化规律进行分析的基础上,建立了基于电液比例阀减振器的半主动悬架模型,采用神经网络自适应控制方法对模型进行了研究。路面输入采用积分白噪声模拟B级路面谱,以簧载质量垂向加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷作为评价指标。利用Matlab/Simulink工具箱进行仿真,结果表明,设计的半主动悬架与被动悬架相比,其平顺性与稳定性均得到了良好的改善。     

基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架的神经模糊控制

为了抑制由路面不平引起的车辆振动,该文采用磁流变(MR)阻尼器和神经模糊控制算法实现对车辆悬架系统的半主动控制,并在四分之一汽车的两自由度模型上进行了仿真计算.采用的神经模糊控制器能通过反馈的车身加速度,经过计算输出一个恰当的电压到MR阻尼器实时连续地改变其阻尼特性,实现对车辆悬架系统半主动振动控制.仿真结果表明:和被动悬架相比,基于MR阻尼器和神经模糊控制算法的半主动悬架系统对由路面不平引起的车辆振动有明显的控制效果,具有良好的应用前景.     

半主动油气悬架精确线性化自适应LQG控制

针对油气悬架的非线性特性,建立了矿用汽车1/4车辆半主动油气悬架动力学模型.利用微分几何原理,实现了非线性模型精确线性化;为克服动态系统的不确定性,采用了自适应LQG控制策略.根据矿山路面的实际要求,采用了层次分析法确定LQG控制器各性能指标的加权系数.仿真结果表明层次分析法易于加权系数的合理选择;半主动油气悬架自适应LQG控制能够有效降低车身振动,较被动油气悬架显著提高了平顺性和操稳性,有效地提高了在矿山路面的行驶安全性.     

汽车阻尼可调半主动悬架混杂模型预测控制

为协调汽车阻尼连续可调半主动悬架舒适性和操稳性之间的矛盾,并考虑减振器阻尼力须满足的非线性约束条件,研究了一种适用于半主动悬架的混杂模型预测控制方法,包括建立半主动悬架单轮车辆模型,提出综合描述舒适性和操稳性的悬架优化控制目标函数及半主动悬架须满足的非线性约束条件。利用混合逻辑动态建模方法描述半主动悬架混杂系统模型,基于模型预测控制理论研究半主动悬架混杂系统的有限时域优化控制问题。为便于问题求解,将非线性约束优化问题转化为包含实值变量和二值变量的混合整数二次规划问题,并借助分支定界算法进行求解。在随机路面和正弦波突起路面进行仿真验证后表明,所提混杂模型预测方法明显优于被动悬架和传统线性二次型调节器算法,能有效提高阻尼可调半主动悬架的综合性能,并在不同的路面输入激励和车速下均能取得较好的控制效果。     

直线电机馈能悬架半主动控制特性的仿真分析

针对被动悬架无法兼顾不同路面乘坐舒适性与行驶安全性,而主动悬架能耗高的问题,提出了一种半主动馈能悬架。首先通过分析馈能回路工作特性,确定了半主动馈能悬架系统中直线电机电磁阻尼力的工作区域;随后采用线性最优控制(LQG)策略,探究了直线电机的最优工作点,分析了半主动控制特性的影响因素;最后根据半主动馈能悬架的控制特性,设计了半主动控制策略,控制效果接近LQG主动控制。同时还分析了不同型号直线电机式半主动馈能悬架的馈能特性,当选定蓄电池端电压为36 V时,车身加速度均方根值较传统被动悬架降低了12.3%,即半主动馈能悬架的乘坐舒适性优于传统被动悬架;而蓄电池的充电功率为20.48 W,馈能效率为44.75%,回馈的能量可用于车辆其他电气设备,从而降低整车能耗。     

采用磁流变减振器的铰接式自卸车前悬架最优控制

将磁流变减振器Bingham模型应用于铰接式自卸车前悬架系统,建立了前悬架的半主动模型。基于最优控制理论设计出悬架最优控制系统,利用Simulink对其在随机路面激励下进行仿真。将最优控制半主动悬架的悬挂质量垂向加速度、悬挂质量角加速度、悬架动挠度、轮胎动载与被动悬架的进行对比。研究结果表明:最优控制半主动悬架能够有效地改善铰接式自卸车的行驶平顺性,降低轮胎跳离路面的概率,但是会使悬架撞击限位的概率有所增加。     

基于天棚On-Off控制的磁流变半主动悬架研究

以平行平板流动模型和Bingham模型为理论基础,推导了磁流变减振器的阻尼力计算公式. 在车辆悬架动态性能模拟试验台上对磁流变减振器的示功特性和速度特性进行了试验验证. 最后基于天棚on-off控制,利用dSPACE搭建了实车试验平台,并进行了实际越野路面的道路试验. 试验结果表明:与传统被动悬架对比,磁流变半主动悬架能够很好地抑制车身以及驾驶员座椅的低频共振峰值,降低车身垂向振动幅值,提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性.      

一种纵向垂向二维振动集成半主动可控座椅悬架系统的试验研究

工程车辆、越野车辆等非道路车辆在行进过程中,既会产生垂向振动,也会产生纵向振动,这些振动通过座椅传递到驾乘人员。为了同时控制座椅纵向和垂向振动,文章根据可实现二维隔振的集成半主动座椅悬架系统,基于"功能集成"结构设计概念,开发了一种基于磁流变(magnetorheological, MR)阻尼器的纵向、垂向二维振动集成半主动可控座椅悬架原型系统,搭建了基于该座椅悬架系统的快速控制原型试验系统,并试验测试与分析对比了其在被动控制、模糊控制以及天棚半主动控制情况下的振动控制效果。试验结果表明:开发的座椅悬架系统能够实现纵向和垂向2个方向的半主动振动控制;模糊控制和天棚半主动控制策略能够有效提升座椅的振动控制效果,其中天棚半主动控制效果更好。     

基于Speedgoat的半主动悬架模糊PID控制研究

作为半主动悬架最为核心的运行组件,磁流变液阻尼器的阻力性能可结合外界电流变化连续控 制。 对于该阻尼器为半主动悬架的控制,本文搭建了汽车半主动悬架系统仿真模型,给出了一类以 Speedgoat 为基础的半主动悬架模糊 PID 控制器,并通过模糊推理求解 PID 参数的调整系数,运行了基于 Matlab / Simulink 的模糊 PID 控制器的联合半实物仿真,利用 Speedgoat 在不同路面等级、不同速度下进行了 仿真试验。 试验表明:设计的基于 Speedgoat 的半主动悬架模糊 PID 控制器比起经典 PID 控制器有更优良的 控制性能,从而提高了车辆行驶平顺性和乘坐舒适性。