主动悬架的H_2/H_∞混合输出反馈控制

运用线性分式变换建立了包含不确定参数的半车悬架系统模型,选择合适的性能加权函数得广义被控对象。为了保证不确定参数具有鲁棒稳定性,用H∞范数作为参数不确定性的性能指标,同时,为了使悬架系统性能指标处于一个好的水平,用H2范数作为衡量扰动作用下悬架性能指标,设计了H2/H∞混合控制器。在Mtalab7.0/Simulink环境下搭建仿真模型完成对系统的仿真分析。仿真结果证明:主动悬架的乘坐舒适性明显优于被动悬架的乘坐舒适性,同时汽车的操作稳定性也有一定程度的改善。     

主动悬架的 H2/ H∞混合输出反馈控制

运用线性分式变换建立了包含不确定参数的半车悬架系统模型,选择合适的性能加权函数得广义被控对象。为了保证不确定参数具有鲁棒稳定性,用H∞范数作为参数不确定性的性能指标,同时,为了使悬架系统性能指标处于一个好的水平,用H2范数作为衡量扰动作用下悬架性能指标,设计了H2/H∞混合控制器。在Mtalab7.0/Simulink环境下搭建仿真模型完成对系统的仿真分析。仿真结果证明:主动悬架的乘坐舒适性明显优于被动悬架的乘坐舒适性,同时汽车的操作稳定性也有一定程度的改善。     

基于作动器故障估计的汽车主动悬架容错控制研究

针对汽车主动悬架作动器故障,提出了一种基于故障补偿思想的主动容错控制方法.建立了半车4自由度主动悬架模型及作动器故障悬架模型,以H∞加权输出反馈控制器作为主动悬架常规控制器,基于自适应观测器设计作动器在线故障估计器,并以此为输入设计故障补偿器,由常规控制器和故障补偿器共同实现主动容错控制.仿真结果表明:设计的在线故障估计器可准确实时估计作动器常见故障的幅值,针对作动器增益及恒偏差故障引起的主动悬架性能下降,可在主动容错控制下使故障悬架性能经短暂时间后恢复至与正常悬架性能相接近的水平,进一步提升了车辆乘坐舒适性和可靠性.     

基于H∞的振动系统多输入多输出鲁棒控制仿真

应用H∞控制理论,设计多输入多输出结构振动鲁棒H∞反馈控制系统.首先建立了振动系统多输入多输出反馈控制模型,然后利用混合灵敏度设计方法,通过合理选择性能加权函数和鲁棒加权函数,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解.以简支钢梁为对象,完成了两输入两输出结构振动鲁棒H∞控制器设计,频域和时域的仿真计算结果表明,通过对性能加权函数和鲁棒加权函数的选取,系统闭环后最大奇异值显著下降,系统能在指定频带上取得良好的减振效果.     

基于混合不确定建模的主动悬架鲁棒μ综合控制分析

利用线性分式变换理论对二自由度车辆主动悬架系统进行混合不确定建模分析,通过结构奇异值理论和D-K迭代设计过程,设计了鲁棒μ综合控制器.仿真结果表明:在给定的不确定范围内,鲁棒μ综合控制器保证了主动悬架系统的名义性能和鲁棒性;与基于名义模型设计的H∞控制器相比,闭环系统能获得更好的鲁棒性能.     

基于不确定离散系统广义H_2/H_∞底盘集成多目标控制

提出了一种新的不确定离散时间系统的广义H2/H∞混合控制综合方法,并将其转化为具有较低保守性的线性矩阵不等式组的凸优化问题.考虑车辆前、后轴侧偏刚度参数的不确定性,利用该方法设计底盘集成控制策略,协调控制主动前轮转向系统和主动悬架系统.基于Matlab/Simulink与Carsim联合仿真平台进行典型工况仿真分析.结果表明,设计的车辆底盘集成广义H2/H∞混合控制器能够明显地改善车辆的行驶方向稳定性和防侧翻能力.     

采用路面识别方法的重型救援车辆主动悬架控制策略

针对重型救援车辆在复杂路况行驶时存在的行驶平顺性差及操纵不稳定等问题,提出了采用路面识别方法的重型救援车辆主动悬架控制策略。识别方法以不同等级路面激励引起的相对路面粗糙度为依据,通过建立T-S型模糊控制规则实现路面等级识别;控制策略根据识别的路面等级、非簧载质量、簧载质量、悬架刚度、悬架阻尼和轮胎刚度,设计最优H∞控制器参数矩阵,计算主动悬架作动力,实现主动悬架在不同等级路面行驶时的自适应控制。试验结果表明:采用路面识别方法的主动悬架控制系统能够通过调节鲁棒控制器参数矩阵,自适应地控制悬架刚度和阻尼,提高了不同路面行驶条件下的平顺性与操纵稳定性;在不同等级路面情况下与被动悬架相比,簧载质量加速度均方根值减小了20%以上,且在4～8Hz频段内,簧载质量加速度幅值均小于被动悬架。     

车辆主动悬架系统的双率采样H_∞控制

研究了车辆主动悬架系统的双率采样H∞控制问题。系统的状态变量是由采样频率不同的两类传感器进行采样的,且假设两个采样频率的比值是一个正整数。根据两个不同采样率下的采样状态是否同时可利用,设计了一个周期切换控制器。利用输入时滞方法,将车辆主动悬架系统建模成一个带有不同输入时滞的切换系统。根据Lyapunov稳定性理论,得到具有特定H∞性能的系统指数稳定的充分条件以及关于切换控制器存在性的一个时滞依赖判据。最后,通过一个仿真例子说明了本文所提方法的有效性。     

多时滞不确定系统的非脆弱H∞鲁棒控制

针对一类复杂的多时滞不确定系统,在控制器增益存在加性和乘性两种摄动形式时,分别设计了非脆弱H∞鲁棒控制器,利用构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式,证明并给出了非脆弱H∞鲁棒控制问题有解的充分条件.所设计的控制器使系统具有鲁棒性,能满足所给H∞范数指标,而且当控制器增益参数变化时,系统性能指标同样能够满足要求.该系统对环境参数的变化具有更好的适应能力.算例仿真结果表明,系统对不确定参数变化及控制器增益摄动都具有鲁棒性,对大幅度的干扰波动具有很强的抗扰动能力.     

车辆悬架LQR控制器权值优化方法

线性二次型最优控制(LQR)算法是汽车主动悬架控制策略的一种重要方法,其控制性能取决于悬架系统变量的加权系数。权值系数的选取成为LQR控制器设计的难点。针对权值系数没有固定解析方法而无法保证悬架系统达到最优控制性能的问题。提出一种基于遗传算法的权值系数优化方法,以1/4主动悬架的车身垂向加速度、悬架动挠度和轮胎动位移性能指标作为目标函数对LQR控制器的权值系数矩阵进行优化设计。仿真结果表明,与被动悬架控制相比,方法不仅能提高LQR控制器设计效率,而且可以有效提高车辆行驶的平顺性。     

汽车主动悬架H2/H∞多目标控制线性矩阵不等式方法

采用七自由度整车模型,以实现较好的平顺性和操纵稳定性为目标,选取路面垂直速度扰动到输出平顺性评价信号传递函数的H2范数为平顺性指标,路面垂直速度扰动到输出操纵稳定性评价信号传递函数的H∞范数为操纵稳定性指标,设计了基于LMI(linear matrix inequality线性矩阵不等式)算法的主动悬架H2/H∞多目标输出反馈控制器。研究结果表明,该控制器能在有效改善汽车的平顺性的同时不过分降低操纵稳定性,较好地解决了平顺性与操纵稳定性指标之间的矛盾。     

车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略

在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据.     

基于粒子群优化的主动悬架最优控制研究

针对主动悬架最优控制器LQG的加权矩阵Q和R参数主要由人工调整来确定,不仅费时,而且无法保证获得最优的权重矩阵。本文采用粒子群算法对LQG的控制参数进行优化。通过利用粒子群算法的全局搜索能力,以主动悬架性能指标为目标函数对加权矩阵进行优化,以提高LQG的设计效率和性能。在Matlab/Simulink环境中进行仿真分析,结果表明:与传统的LQG控制比较,基于粒子群优化的LQR控制器使主动悬架的车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动位移的均方根值均得到降低,可以使车辆获得更优的乘坐舒适性和操作稳定性。     

脉冲路面下电动汽车主动悬架状态反馈H∞控制

针对轮毂电机对电动汽车平顺性的负效应,建立轮毂电机电动汽车四自由度振动平面模型,研究被动悬架和主动悬架对电动汽车脉冲平顺性的影响. 应用约束状态H∞控制方法,设计轮毂电机电动汽车主动悬架控制策略,开发了MATLAB/Simulink控制仿真模型. 分析无偏心、10% 偏心率和 20% 偏心率对轮毂电机激励的影响,比较轮...     

基于TS模糊模型和扰动观测器的集成悬架控制系统设计

由于汽车负载质量变化的非线性和摩擦力等扰动因素的存在,传统方法设计的主动悬架性能会受到较大影响。文章设计了一个集成悬架主动控制系统,建立1/4车三自由度振动模型,利用TS模糊模型对非线性的负载质量建模,从而提升控制器的鲁棒性;由于悬架迟滞特性对汽车平顺性能影响较大,使用MTS试验台对悬架进行了力特性分析,建立了精确的悬架摩擦力模型,并设计了一个扰动观测器来估计由实际摩擦力引起的扰动,对摩擦力进行补偿;以人体加速度、悬架动行程和车轮动载荷为控制目标,设计了一个基于TS模糊模型和扰动观测器的集成悬架H_∞状态反馈鲁棒控制器。时域和频域的分析结果表明:与被动悬架、主动汽车悬架、主动座椅悬架相比,该文设计的主动集成悬架能够有效提升汽车平顺性;且在BUMP激励下,集成悬架系统可以快速降低冲击载荷,具有良好的鲁棒稳定性。     

基于遗传算法的汽车主动悬架LQG控制器的设计

采用合适种群规模遗传算法,寻求在一定范围内满足车身垂向加速度、轮胎垂向变形量、悬架动挠度均方根值相对于被动悬架都降低的最优加权系数,设计了基于遗传算法的汽车主动悬架线性LQG控制器。Matlab/Simulink仿真实验表明:采用合适种群规模遗传算法选取最优加权系数的用时数只需常规编程的1.17%;采用最优加权系数的LQG控制器的汽车主动悬架,可以在不影响汽车操纵稳定性和悬架行程的前提下,很好地提高汽车的行驶平顺性。     

H∞混合灵敏度约束下PID控制器设计

为了使PID控制器具有更好的鲁棒性,针对线性时不变系统,研究一种基于H∞混合灵敏度约束域的PID控制器设计方法。首先,计算PID控制器参数稳定域、灵敏度约束域和补灵敏度约束域的交集;然后,在此交集约束域内利用遗传算法以混合灵敏度性能指标为目标函数搜索最优的PID控制器。对于某一确定的加权函数阵,根据上述交集的情况,直接判断是否存在H∞混合灵敏度约束下的PID控制器。仿真实例表明:设计H∞混合灵敏度最优的PID控制器,可以保证系统在摄动范围内是鲁棒稳定的,且系统具有良好的瞬态性能指标。     

线性离散系统的非脆弱混合H2/H∞动态输出反馈控制

基于不等式技术研究了线性离散系统的非脆弱混合H2/H∞控制器设计问题.所考虑的控制器具有乘性控制器增益不确定性.设计的动态输出反馈控制器能够保证闭环系统具有渐近稳定性,同时满足混合H2/H∞性能.针对凸多面体结构的不确定线性系统,其结果可推广到鲁棒非脆弱混合H2/H∞控制器的设计当中.最后,通过仿真算例证实了文中所给设计方法的有效性.     

一类不确定切换系统的鲁棒H∞动态输出反馈控制器设计

研究了一类具有未知时变但有界的结构不确定性和输入通道不确定性的切换系统的鲁棒H∞动态输出反馈控制器设计问题.利用完备性条件和共同李亚谱诺夫函数方法,设计了相应子系统的H∞动态输出反馈控制器和相应的切换策略,得到了切换系统动态输出反馈鲁棒H∞控制器存在的充分条件.采用变量替代法,将非线性矩阵不等式转化为一组易于求解的线性矩阵不等式(LMIs).最后通过仿真例子表明系统在所设计的H∞控制器作用下得到的闭环系统,在相应的切换策略下,满足鲁棒H∞性能.     

基于联合仿真技术车辆有限带宽主动悬架控制系统

叙述了基于联合仿真技术某工程车辆有限带宽主动悬架控制器的设计过程.首先在ADAMS/View软件环境下建立了该工程车辆虚拟样机,并利用实车道路试验数据对其进行了验证;设计了基于联合PID和模糊控制策略的有限带宽主动悬架控制器,并用Matlab/Simulink的S-Function函数模块编制了控制算法以及定义了与ADAMS/View环境下车辆模型数据交换的接口.然后基于ADAMS/View和Matlab/Simulink对设计的控制器进行联合仿真,标定控制器参数直至达到满意控制效果.最后与被动悬架系统进行了对比,结果表明,本文设计的有限带宽主动悬架控制器改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,从而提高了车辆的最大行驶速度.