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。     

丢包信息部分已知的变采样周期网络控制系统的H∞控制

研究了基于时变采样周期网络控制系统的H∞控制问题.考虑数据丢包个数有界且符合一个有限状态的Markov链,设计状态反馈控制器,将具有网络时延和丢包的NCSs建模为Markov跳变系统.针对数据丢包的信息难以精确获得的情况,即转移概率部分已知时,基于李雅普诺夫方法,给出系统随机稳定且具有H∞范数界γhkj的充分条件.基于LMIs技术,获得控制器设计方案.数值实例表明该方法是有效的并具有较好的H∞性能.     

不确定广义变时滞系统输出反馈H∞控制

考虑一类状态和输入同时具有变时滞的不确定性广义时滞系统输出反馈H∞控制器设计问题·不确定性假设是非线性的但范数有界,在适当的假设下利用线性矩阵不等式方法和Lyapunov函数方法相结合,给出了广义时滞系统动态输出反馈鲁棒H∞控制器的设计方法和存在的充分条件·该控制器的设计使得在满足一定的条件下对所有的不确定性,闭环系统是容许的(正则、稳定、无脉冲)且从扰动到控制输出的传递函数的H∞范数是不超过某个确定的上界,所得结论可化为标准的LMIs求解,并可推广到多时滞情况·算例验证了设计方法的有效性·     

高速转向工况下汽车操纵稳定性和平顺性研究

为了更好地兼顾高速转向时汽车的操纵稳定性和平顺性,建立了包含主动悬架系统、Magic非线性轮胎模型和四轮转向系统的整车动力学模型。考虑了侧倾力矩和轮胎垂直载荷转移的影响,基于LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制理论和模糊控制理论分别设计了主动悬架的最优控制器和四轮转向系统的模糊反馈控制器,并通过两者间的协调在附着系数为0.8的B级路面上对汽车进行仿真,然后分析了协调控制方法在另一附着系数路面上的有效性。结果表明,与无控制系统相比,协调控制下车身侧倾角峰值减少了36.6%,车身垂直加速度均方根值下降了14.2%,质心侧偏角接近目标零值;协调控制方法在两种常见附着系数路面上均能达到预期的效果,而且随着附着系数的增大,汽车的操纵稳定性和平顺性改善越好。说明所设计的协调控制器能够有效地改善高速转向时汽车的操纵稳定性和平顺性。     

关联时滞大系统的H∞动态输出反馈控制——LMI方法

基于线性矩阵不等式方法 ,针对具有N×N个任意未知常时滞的线性连续大系统 ,给出了整个关联时滞大系统的H∞ 动态输出反馈控制器存在的充分条件和设计方法 .由该方法设计出的控制器不但使闭环系统渐近稳定而且保证闭环系统从扰动输入到被控输出的传递函数的H∞ 范数小于给定的常数γ .     

基于线性矩阵不等式的广义系统非脆弱混合H2／H∞优化控制

研究了广义系统非脆弱混合H2/H∞优化控制问题. 目的是设计一个带扰动的状态反馈控制器, 使得闭环广义系统满足容许性及H∞范数界的同时使得H2范数极小. 基于线性矩阵不等式给出了该控制器存在的一个充分条件, 同时给出了控制器的设计方法和闭环系统H2范数的极小上界.     

具有短时延和丢包的网络控制系统鲁棒H∞控制

研究了一类具有网络诱导时延和数据包丢失的不确定网络控制系统的鲁棒H∞控制问题.通过增广系统状态,将反馈通道和前向通道均存在短时延和丢包的网络控制系统建模为包含4个子系统的切换系统,基于增广系统模型提出新形式的静态输出反馈控制律.结合时窗丢包率概念与平均驻留时间方法,得到保证闭环网络控制系统鲁棒渐近稳定且满足鲁棒加权H∞性能指标的充分条件.基于线性矩阵不等式处理技巧与锥补线性化算法,给出双通道丢包依赖的变增益输出反馈鲁棒H∞控制器设计步骤.设计实例验证了所提控制方法的有效性.     

基于响应面方法的车辆多目标协同优化

建立包含7个子系统的某整车动力学仿真模型,以整车的操纵稳定性和行驶平顺性达到最佳匹配为目标,整车的悬架刚度和减震器的阻尼以及稳定杆的扭转刚度为优化变量,在ADAMS/CAR环境下进行仿真。根据中国汽车行业标准QC/T 480—1999和GB/T 4970—2006,分别以操纵稳定性的4个闭环评价指标和平顺性的随机路面评价指标的综合计分为目标函数,以相应计分的最大、最小值作为约束函数建立协同优化的数学模型。然后采用中心复合试验方法设计59组试验,根据实验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型,得到最优值。仿真结果表明该优化方法使汽车的综合计分提高了13%,操纵稳定性和平顺性同时得到优化。     

具输入时滞的非线性不确定时滞系统的鲁棒非脆弱H_∞控制

针对一类具有输入时滞的非线性不确定时滞系统,研究其鲁棒非脆弱H∞控制器设计问题.在非线性不确定函数满足增益有界的条件下,利用系统过去的状态设计积分控制器.在该控制器作用下,不仅使得闭环系统渐近稳定,同时也使得从扰动到受控输出之间的传递函数的H∞范数不大于给定的指标,且所给判据是时滞相关的.最后通过一数值算例验证该控制器设计方法的有效性.     

多时滞非线性系统的鲁棒非脆弱H_∞控制

针对一类不确定多时变时滞非线性系统,探讨了鲁棒非脆弱H∞控制器的设计问题.假定其中的不确定性是范数有界的,并且系统的状态是完全可测的,利用李亚普诺夫稳定性方法,以线性矩阵不等式的形式,给出了使该不确定多时变时滞非线性闭环系统渐近稳定及非脆弱鲁棒H∞状态反馈控制器存在的充分条件.通过求解相应的线性矩阵不等式就可得到系统的非脆弱鲁棒H∞控制器,同时也能保证从扰动到受控输出之间传递函数的H∞范数不大于给定的指标值.数值算例验证了所给方法的有效可行性.     

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。     

不确定中立型系统输出反馈H∞控制

考虑一类含有参数不确定性的混合型中立型系统的输出反馈控制器设计问题·不确定性假设是时变的但范数有界,状态时滞是常数·利用线性矩阵不等式方法和Lyapunov函数方法相结合,研究了输出反馈鲁棒控制器的设计问题·目的是设计一个动态输出反馈控制器,使得在满足一定的条件下对所有的参数不确定性,闭环系统是渐近稳定的且从扰动到控制输出的传递函数的范数是不超过某个确定的上界,并给出了动态输出反馈控制器存在的充分条件·所得结论可化为标准的LMIs求解,具有一定的实际意义和可行性·     

关联时滞大系统的H∞动态输出反馈控制——LMI方法

基于线性矩阵不等式方法,针对具有N×N个任意未知常时滞的线性连续大系统,给出了整个关联时滞大系统的H∞动态输出反馈控制器存在的充分条件和设计方法.由该方法设计出的控制器不但使闭环系统渐近稳定而且保证闭环系统从扰动输入到被控输出的传递函数的H∞范数小于给定的常数γ.     

基于参数摄动的电动汽车再生制动鲁棒混合控制研究

针对电动汽车再生制动过程中系统具有参数大范围摄动和强非线性的特点,综合H2最优控制和H∞鲁棒控制的优点,提出鲁棒H2/H∞混合控制策略.将系统主回路参数摄动到控制输入灵敏度函数的H∞范数作为鲁棒性能评价指标,电动汽车外加扰动到电机转速传递函数的H2范数作为线性高斯二次型性能指标.仿真和对比实验结果表明,鲁棒H2/H∞混合控制策略具有良好的控制效果,比传统的控制方法回收了更多的能量,同时抑制了系统参数大范围摄动、强非线性以及外界干扰的影响,从而大大提高了系统的鲁棒稳定性.     

整车主动悬架平顺性时域仿真与优化

为消除剧烈振动给车辆行驶平顺性与稳定性带来的不良影响,利用拉格朗日法建立路面-车耦合的17自由度动力学方程;通过线性滤波白噪声法,建立路面不平度激励的时域模型;根据现代控制理论建立悬架系统多输入多输出的状态方程.利用线性二次型高斯控制理论设计主动悬架控制器,通过粒子群算法（PSO）对控制器的加权参数进行优化.仿真结果表明:车辆平顺性在主动悬架系统的控制下得到了较大的提升,同时车辆的操纵稳定性、结构稳定性均有所改进,车辆的综合性能有了全面的提高.      

不确定中立型时滞系统的鲁棒H_∞控制

研究了不确定中立型时滞系统的鲁棒H∞控制问题.利用Lyapunov方法、广义系统方法和线性矩阵不等式的方法,当系统中的不确定满足范数有界条件时设计一无记忆状态控制器使中立型系统内部稳定,给出了对系统设计H∞控制器的充分条件,使得系统不但满足内部稳定,并且保证从外部干扰到受控输出的闭环传递函数的H∞范数小于给定的指标.     

基于模糊阻抗控制的车辆液压主动悬架研究

为更好地权衡车辆的操纵稳定性和行驶平顺性,建立了一种模糊阻抗液压主动悬架的控制策略。通过建立的1/4车辆主动悬架模型和液压作动器模型,设计了带有位置闭环、力闭环的阻抗控制器,阻抗控制跟踪车轮动载荷,位置闭环采用模糊控制以跟踪由阻抗控制确定的车身期望垂直位置,力闭环采用比例积分(PI)控制以追踪控制器的期望力,同时分析了阻抗参数与车辆行驶平顺性和操纵稳定性之间的关系。利用Matlab20116/Simulink搭建了带有0.1 m高凸起的B级路面输入及液压主动悬架系统模型,仿真结果表明,相对于被动悬架,液压主动悬架的车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动位移分别下降了39.97%,49.46%和23.63%,该控制策略能有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

自适应模糊控制车辆悬架系统试验

根据车辆操纵稳定性及行驶平顺性的评价标准，以车辆系统的簧上质量加速度、车轮动栽荷和悬架动挠度为主要评价指标，针对路面-车辆系统特点，提出一种以解析方法确定模糊控制规则的算法，利用LMS自适应模块调整模糊控制器的修正因子，提高模糊控制算法对路面一车辆系统的适应性，在以路面信号作为激励源的仿真过程中，与自适应控制悬架系统相比较，簧上质量加速度峰值减至1／20．对简化车辆模型，在2DOF系统试验台架上进行了试验验证，对比结果进一步证明自适应模糊控制方法更适合车辆悬架系统的振动控制，     

振动压路机无级调幅H_2/H_∞控制

为降低振动压路机无级调幅过程中的压力波动,进一步提高路面压实质量,针对调幅系统具有大时滞和强非线性的特点,综合H2最优控制和H∞鲁棒控制的优点,提出H2/H∞混合控制策略。将液压系统参数摄动到系统压力灵敏度函数的H∞范数作为鲁棒性能评价指标,将负载扭矩波动到振动轮加速度传递函数的H2范数作为线性高斯二次型(LQG)性能指标;基于系统动力学模型,采用Matlab/LMI模块设计了H2/H∞控制器,利用AMEsim液压元件库建立了振动压路机调幅液压系统的动态响应模型,进行联合仿真研究。结果表明:在提出的控制策略下,加速度动态响应经过3 s左右达到稳定,不存在稳态误差;液压系统仅在调幅初始阶段有压力冲击,但冲击幅度很小,仅为2 MPa,且在整个调幅过程中,压力稳定,基本无波动;与传统的PID控制相比,在快速性、准确性和稳定性方面均具有一定的优越性。     

不确定时滞离散切换广义系统的鲁棒H∞控制

研究了一类具有不确定性和时滞依赖的离散切换广义系统的鲁棒H∞控制问题.首先,基于线性矩阵不等式基础,结合完备性理论,利用多Lyapunov函数方法,在适当的切换规则作用下,给出了这类系统对于所有容许的不确定性,鲁棒镇定且具有H∞范数界的充分条件;然后基于此条件,通过设计相应的状态反馈子控制器,得到了保证闭环系统鲁棒稳定且具有H∞范数界的时滞依赖条件.数值算例表明了该方法的有效性.