履带底盘半主动悬架线性二次型最优控制

为了充分发挥半主动悬架性能,改善履带底盘的平顺性,研究了一种履带底盘半主动悬架线性二次型最优控制算法.在建立履带底盘半车七自由度动力学模型的基础上,设计线性二次型最优控制算法,并以E级随机路面不平度为激励信号,进行被动悬架、天棚-地棚混合控制策略和线性二次型最优控制策略的对比仿真试验,得到不同控制策略下的时域响应和频域响应特性.试验结果表明,采用线性二次型最优控制算法可使履带底盘加速度、速度和支重轮变形量均有不同程度的减小,有效地改善履带底盘的平顺性,并可以满足减震器可靠性要求和支重轮贴地性要求.     

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.      

车辆主动悬架二次型最优控制器权矩阵参数优化

在使用线性二次型调节器(LQR)的车辆主动悬架控制器中加权矩阵Q和R的取值经常依靠先验知识选取。粒子群算法具有良好的快速寻优能力,可以对权矩阵参数进行优化。针对目前算法存在的缺点通过在更新的过程中动态调整惯性权重以更好的平衡全局和局部搜索能力,同时在迭代后期加入禁忌搜索避免陷入局部最优解。在matlab中建立1/4二自由度主动悬架仿真模型,对振动控制性能仿真分析结果表明,采用改进粒子群优化LQR与传统LQR方法相比能够很大程度上减少路面变化对车身的冲击,乘坐舒适性和可操纵性得到明显提升。     

用于平顺性仿真的七自由度非线性模型

为了解决传统平顺性振动模型对悬架非线性环节描述不足的问题,开发了一个用于平顺性仿真的七自由度非线性时域模型.此模型以线性七自由度模型为基础,通过对悬架迟滞非线性和减振器非线性的准确建模,实现悬架非线性特性的准确描述.通过典型工况仿真,验证所建模型能够更为真实的描述悬架非线性环节对平顺性的恶化现象,进一步提升了平顺性模型的仿真精度.利用所建模型对影响平顺性的典型因素进行仿真研究,研究结果表明可以通过降低悬架刚度、合理匹配减振器阻尼等措施来提升平顺性.     

多编组铰接车辆的平顺性时域分析与优化

为了分析优化多编组铰接车辆的平顺性问题,建立了考虑悬架非线性阻尼特性的n节编组铰接车辆的振动模型,采用粒子群算法对影响车辆平顺性的关键参数(悬架非线性阻尼参数)进行了优化,并提出了一种基于车间铰接约束力补偿和线性二次高斯(linear quadratic Gaussian, LQG)控制相结合的主动悬架控制方法。以车体的垂向、侧倾和俯仰振动加速度均方根作为车辆平顺性关键评价指标,采用B级路面以不同速度对4节编组车辆实施仿真分析。结果表明：随车速增加车辆平顺性变差,且存在首车至尾车车体垂向振动加速度均方根依次变大等振动特点,且通过悬架参数优化与采用主动悬架控制后,车辆平顺性得到明显提高——车辆在垂向、侧倾和俯仰方向的振动加速度均方根分别减少了48.29%,24.79%和54.44%。     

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。     

基于人车耦合动力学模型的重型卡车平顺性仿真与优化

以某三轴重型卡车为研究对象,建立了考虑人车耦合作用的23自由度动力学模型,应用谐波叠加法建立了路面激励模型作为振动系统的输入,根据拉格朗日方程推导了人车耦合模型的动力学方程并通过Newmark算法实现动力学方程的求解,研究了人车耦合作用对车辆和人体振动响应的影响;根据ISO2631-1:1997(E)中的车辆平顺性评价方法,考虑人体大腿的垂向振动和背部的垂向振动、前后振动,以人体综合振动加权加速度均方根值为指标对重型卡车的平顺性进行评价,探究了车辆悬架、驾驶室悬置和座椅悬架的刚度阻尼参数对重型卡车平顺性的影响,并采用带有收缩因子的粒子群算法对车辆的平顺性进行了优化.研究结果表明:考虑人车耦合作用会改变车辆座椅、人体大腿和背部等部位的振动响应,车速较低时人车耦合作用对平顺性仿真结果的影响较大,在进行车辆平顺性仿真研究时需要考虑人车耦合的作用;在人车耦合条件下,车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数均对车辆平顺性产生影响,且在不同参数区间范围内影响程度有所不同;综合考虑车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数的匹配,实现了整车平顺性优化,在不同车速下人体综合振动加权加速度均方根值与优化前相比降幅均超过38%,考虑多参数匹配的平顺性优化效果显著.     

基于Kalman滤波和LQG控制的起重机控制研究

针对双载荷轨道起重机在抬升重物时的消摆时间长、定位速度慢的问题,提出采用最优控制理论和卡尔曼滤波算法,设计线性高斯二次型(Linear Quadratic Gaussian, LQG)控制器并对其进行残余振动抑制。首先,运用Lagrange方程建立起重机系统的非线性动力学方程,其次,运用雅可比矩阵将非线性方程线性化,得到系统的状态空间方程;通过证明线性系统的可控性和可观性,选择合适的权函数,设计最优二次型线性调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)和最优状态估计器来得到LQG控制器,通过建立相关模型的Simulink控制系统仿真表明：设计的LQG控制器能有效衰减残余振动;通过与PID控制器对比分析,所提出的LQG控制器能更有效衰减残余振动幅值,振动的超调量更小,所需的稳态时间更短,验证了该控制策略的有效性和可行性。     

汽车平顺性客观评价方法

现行国标GB4970-1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》与国际上通行的振动评价方法有一定差异,而且国内对汽车平顺性的特点研究不够深入。分析了国际上的几种振动评价方法。进行汽车平顺性道路试验,测量驾驶员坐垫处、靠背处、脚以及坐垫转动等10个轴向的振动,以期全面分析汽车平顺性的特点,进而提出合理的客观评价方法。试验表明座椅垂向振动加权系数wk和wb对振动评价指标影响很小;利用时域法分析得振动的峰值因子在4～8之间;分析了各轴向振动所占的比重,发现坐垫垂向振动、靠背前后振动和坐垫俯仰角振动对振动舒适性影响较大。试验分析表明现行汽车平顺性国家标准对汽车中人体所承受的振动约低估了3dB。结合试验结果,提出了一种简便有效的测量方法。     

刚性拉索振动主动LQR和D-V-I Bang-Bang控制效果比较

由于某些情况下拉索的抗弯刚度对振动频率有一定的影响,文章在考虑拉索抗弯刚度的基础上,建立了刚性拉索振动主动控制模型;融合线性二次型最优控制(LQR)策略和传统的Bang-Bang单模态控制策略,提出了适用于刚性拉索振动主动多模态D-V-I Bang-Bang控制的简化模型;仿真分析表明,主动D-V-I Bang-Bang控制比LQR控制更适合应用于工程实际。     

采用人群搜索算法的汽车半主动悬架LQG控制

针对某款乘用车的悬架系统,建立1/4车辆2自由度半主动悬架动力学模型,并对模型的输出指标进行加权处理,得到性能指标函数.鉴于性能指标函数中各权重不易确定的特点,运用人群搜索算法对函数各权重进行寻优,并采用线性二次高斯(LQG)最优控制算法对悬架的阻尼力进行控制.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对悬架的性能进行仿真分析.结果表明:采用基于人群搜索算法的LQG控制能够较好地减小车身加速度(BA)、悬架动挠度(SWS)及轮胎动变形(DTD),有效地改善车辆的平顺性和乘坐舒适性.     

基于粒子群优化的主动悬架PID控制策略

针对汽车主动悬架比例-积分-微分控制器(proportional-integral-derivative,PID)参数选择问题,传统PID控制参数整定具有一定的盲目性.设计了粒子群优化算法,目标函数根据悬架性能指标建立,利用粒子群优化算法,优化了PID控制器中的参数.结果表明,与优化前PID控制的主动悬架相比,采用粒子...     

基于遗传算法的带附加气室空气悬架多目标优化

以带附加气室的空气弹簧悬架为研究对象,按照物理模型建立带附加气室空气弹簧的数学模型,考虑到空气弹簧刚度的非线性,将该模型以空气弹簧非线性力的形式直接引入到1/4车辆模型。以提高车辆平顺性、行驶安全性及操纵稳定性的综合性能为目标,以附加气室容积为优化变量,设计带附加气室空气悬架的多目标优化模型;考虑到悬架性能各指标量在量纲与量级上的差异,对各指标量进行统一化处理,并采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标评价函数。在MAT-LAB/Simulink中搭建系统仿真模型,采用遗传优化算法对典型工况下的最优附加气室容积进行寻优。优化结果表明,优化附加气室容积能有效提高悬架的综合性能,降低车身加速度、悬架动行程,但轮胎动载荷有所增加。     

电动式主动稳定杆能耗最优控制方法

为解决永磁直流无刷电机转矩脉动大造成的作动器能耗高的问题,研究一种新型三闭环控制算法,外环采用电机转角PI控制,中间环采用转速PI控制,内环采用定子电流最优控制.基于Simulink建立14自由度整车模型和电机式主动稳定杆及其控制系统的仿真模型,仿真结果表明,控制算法能有效改善车辆的侧倾稳定性及乘坐舒适性,同时电机输出特性得到改善,系统能耗降低.      

车辆悬挂系统的可控性与可观测性

车辆的行驶平顺性是车辆的一个重要性能指标,反映了车辆的乘坐舒适程度悬挂系统性能的好坏直接影响了车辆行驶平顺性传统的被动悬挂在提高车辆行驶平顺性方面已受到很大限制为了进一步提高车辆的行驶平顺性,近年来人们开展了对非被动悬挂的研究,用电子控制方法提高车辆悬挂系统的性能本文从建立车辆系统二自由度四分之一模型着手,用现代控制理论中的状态空间法对车辆悬挂系统的可控性与可观测性进行了分析,以国产ＢＪ６６３旅行车悬挂系统的参数为例,得出了该车悬挂系统是既可控又可观测的结论由于车辆悬挂系统是既可控又可观测的,因而可以对车辆悬挂系统进行最优控制为非被动悬挂的研究、设计提供了理论依据     

自适应模型预测控制的车道保持控制策略

建立车辆侧向动力学模块、车辆传感模块、道路曲率预瞄模块.在传统模型预测控制(MPC)算法的基础上,利用辛普森法则,结合车道保持优化性能指标和系统约束,设计基于自适应模型预测控制的车道保持控制策略.在Simulink环境下,将其与基于传统模型预测控制器进行比较分析.仿真结果表明:相较于模型预测控制,自适应MPC能够在各控制周期实现车辆模型更新,在强非线性工况下具备较好的鲁棒性,进而能够保证行车安全的前提下,获取较好的乘坐舒适性.     

基于改进遗传算法的半挂牵引车平顺性与操稳性协同优化

为实现平顺性和操纵稳定性的协同优化,以某半挂牵引车悬架系统为研究对象,以脉冲输入下座椅坐垫上方z向最大加速度、角阶跃输入下的横摆角速度振幅为目标,选取前后悬架钢板弹簧刚度、前后悬架减振器鞍座刚度以及阻尼系数为设计变量,建立目标函数并利用改进NSGA-Ⅱ遗传算法对设计变量进行寻优匹配,最后将最优参数导入ADAMS/CAR...     

考虑液压迟滞的汽车主动式稳定杆改进算法

为了实现车辆的主动侧倾控制,针对液压式主动稳定杆(active stabilizer bar,ASB)系统的液压迟滞,提出了一种改进的控制算法。算法先由模糊规则计算出权重系数,再对侧向加速度实测值与估计值进行动态加权处理,并将该加权值用于反侧倾力矩的计算。基于硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真实验平台,在典型工况下进行了实验研究。实验结果表明:改进的控制算法能够补偿液压式ASB系统的液压迟滞,进一步改善了车辆的侧倾稳定性与行驶平顺性。     

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.