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。     

座椅悬架和汽车悬架的集成变增益LQR控制

利用模糊控制理论和最优控制理论,提出了一种基于模糊控制的车辆主动悬架和座椅主动悬架的集成变增益LQR控制方法.在建立“车-椅”三自由度动力学模型的基础上,以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架动行程范围小于规定值为约束条件,设计出了车辆悬架和座椅悬架变增益LQR控制器,并用Matlab/Simulink进行了仿真实验分析与比较,得出该控制方法对座椅悬架和车辆悬架有较好的控制效果,验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性,为未来悬架系统控制的研究提供了参考.     

基于遗传算法的车辆4自由度主动悬架最优控制研究

文章首先建立车辆4自由度主动悬架系统模型,然后针对悬架系统的控制问题,基于结合遗传算法和最优控制理论,提出悬架系统的最优控制策略。该控制方法利用遗传算法对LQR控制器的加权矩阵Q和R参数进行自适应调整优化,不仅可以避免传统的主动悬架LQR最优控制器设计中存在人为主观因素的问题,还能实现悬架系统的自适应最优控制。仿真实验结果表明,在不同车速和路面等级的行驶工况条件下,相比于传统的LQR控制方法,基于遗传算法优化的LQR控制能提高主动悬架系统的控制性能,使车辆获得更优的乘坐舒适性和操纵稳定性,研究结果为探寻有效的主动悬架控制策略、改善车辆的行驶性能提供了有用的控制方法参考。     

基于微分几何法的半主动油气悬架LQR控制

为了对某工程车辆半主动悬架的油气弹簧进行有效控制,分析了油气弹簧弹性力和阻尼力的非线性特性,建立了车辆半主动油气悬架非线性动力学模型.提出了应用微分几何理论并经过非线性状态反馈变换的方法,对半主动悬架非线性系统进行精确线性化,利用线性二次型调节器实现了非线性状态反馈最优控制,并用Matlab/Simulink编程进行仿真实验.仿真得出半主动油气悬架与被动油气悬架相比,显著地提高了车辆的平顺性.研究结果表明此方法可为车辆悬架控制的研究提供参考.     

9自由度主动悬架平顺性研究

基于汽车系统动力学理论,利用拉格朗日定理,推导设备-车-路耦合的9自由度主动悬架动力学方程,采用滤波白噪音作为左右车轮随机路面不平度激励,根据最优控制原理设计LQR控制器,建立主动悬架控制仿真模型.采用自适应粒子群算法优化加权系数Q,将主动悬架的设备加速度等性能参数均方根值与被动悬架进行对比分析.仿真结果表明:采用自适应粒子群算法优化LQR控制方法,能够显著改善车辆平顺性,保护车载设备可靠性.      

基于微分几何的非线性主动空气悬架仿真

针对被动空气悬架系统不能很好解决车辆乘坐舒适性和操控稳定性问题,基于空气悬架的非线性特点有针对性的研究主动控制策略,以进一步提高其性能,使车辆在各种路面条件下实现主动调节。开展了大客车用空气弹簧试验,获得空气弹簧的非线性弹性力及非线性阻尼力数据,并在实测数据的基础上,采用MATLAB/Simulink建立了1/4非线性主动空气悬架模型。应用微分几何理论中的输出-干扰解耦方法,通过适当的坐标变换将1/4非线性主动空气悬架模型简化为线性系统并实施线性二次型调节器(LQR)最优控制,尝试将自适应遗传算法应用于LQR最优控制权阵的确定。通过分析主动空气悬架性能评价指标的特点设置适当的适应度函数,再利用自适应遗传算法的全局寻优能力得到最优控制权阵,从而获得非线性主动空气悬架的最优反馈控制力。以模拟产生的不同路面的不平度曲线和不同车速作为激励作用于车辆模型进行仿真试验,并对仿真结果进行了分析。结果表明:设计的基于微分几何理论的最优控制器获得了良好的控制效果,对车身垂直振动加速度、悬架动挠度及轮胎形变的改善效果明显,有效提高了汽车行驶平顺性和安全性。研究结果可为非线性汽车悬架的控制提供理论参考。     

基于最优控制的主动悬架控制器设计

通过建立1／4车辆模型动力学方程,应用最优控制理论进行车辆主动悬架LQG与PID控制器的设计,并在Matlab／Simulink环境中建立系统模型并进行仿真．将主动悬架与被动悬架的车身加速度、悬架动行程、轮胎动载荷3项指标进行了对比分析．仿真结果表明,具有LQG与PID控制器的主动悬架对车辆的振动舒适性的改善有良好的效果．     

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.     

基于微分几何法的主动悬架鲁棒H∞控制

利用微分几何法和鲁棒H_○∞控制理论,提出一种基于微分几何法的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H_○∞控制策略.在建立“车－ 椅”车辆三自由度模型的基础上,考虑座椅悬架和车辆悬架弹性力和阻尼力的非线性特性,应用微分几何法并经过非线性状态反馈变换的方法,对主动悬架非线性系统进行精确线性化.然后以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架挠度范围小于规定值为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架鲁棒H_○∞控制器, 并用Matlab/Simulink进行仿真实验验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性.     

基于蛇算法的主动悬架线性二次型调节器优化设计

针对车辆主动悬架系统的线性二次型调节器(LQR控制器)在设定权重系数矩阵Q和R时具有主观性、效率低的缺点,提出一种基于蛇算法(SO)优化LQR控制器权重系数矩阵的策略。通过对1/4车辆主动悬架系统的动力学分析,设计了LQR控制器;将主动悬架与被动悬架各性能指标的积分比值进行加权求和构建了目标函数L;模仿蛇群生活习性的SO算法在搜索空间中求解出了函数L的最小值和LQR控制器的最优权重系数矩阵。为验证该策略的有效性,分别以C级路面、正弦冲击路面为激励,在车身加速度(SMA)、轮胎动载荷(DTL)、悬架动行程(SWS)三方面将SO优化LQR控制的主动悬架与被动悬架、传统LQR控制的主动悬架、遗传算法(GA)优化LQR控制的主动悬架、粒子群算法(PSO)优化LQR控制的主动悬架进行了仿真对比。结果表明:SO优化LQR控制的主动悬架可在C级路面上分别对SMA、DTL、SWS的均方根优化达59.47%、37.89%、42.12%;在正弦冲击路面上稳定时间为1.4s,分别对SMA、DTL、SWS的超调优化达79.21%、59.22%、16.33%,提升了车辆的行驶平顺性、路面附着性和操作安全性。     

利用MATLAB的汽车主动悬架动力学仿真

基于主动悬架车辆1／4动力学模型，采用LQG最优调节器理论确定了主动悬架的最优控制方法，利用MATLAB软件建立了主动悬架汽车动力学仿真模型，并用某一车型数据进行了动力学分析和仿真．仿真输出量可作为评价主动悬架的控制方法和与平顺性有关的车辆结构参数的依据．     

电磁式主动悬架模型预测控制器设计

针对已开发的电磁作动器样机,通过对电机控制电路模型进行简化分析,得到电磁作动器往复运动时控制电流可实现范围.考虑作动器约束和悬架许用行程,基于模型预测控制方法设计1/4车辆电磁主动悬架控制器,并分别针对瞬时垂向冲击和随机不平路面工况进行仿真分析.结果表明,相对于线性最优控制主动悬架,模型预测控制可以使车辆获得更佳的行驶平顺性能.     

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。     

麦弗逊悬架参数变化对整车平顺性影响分析

设计了某车型前麦弗逊式悬架,通过搭建麦弗悬架动力学模型并对其进行动力学仿真及平顺性仿真分析,得到车辆以不同车速通过随机路面的振动分析数据,以此评价车辆行驶平顺性.通过逐步改变悬架刚度和阻尼值分析对车辆行驶平顺性的影响,进而得到提高车辆行驶平顺性的方法.     

车辆主动悬架耗散状态反馈控制器设计与仿真

通过建立1/4车辆模型和路面输入模型,应用耗散系统理论进行了车辆主动悬架严格(Q,S,R)-耗散状态反馈控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中建立系统模型并进行仿真研究,将主、被动悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移3项指标进行了对比分析.仿真结果表明,具有严格耗散控制器的主动悬架对车辆乘坐舒适性和行驶平顺性的改善有良好的效果.     

基于LQR的四轮转向汽车控制方法

用选定的加权系数将轮胎较大侧偏刚度和轮胎较小侧偏刚度的车辆状态方程关联起来,并应用了线性二次型最优控制理论(LQR)设计了综合考虑轮胎非线性特征的四轮转向线性二次型最优综合控制算法;用Matlab/Simulink和Carsim建立了联合仿真模型对所设计的控制算法的控制效果进行了验证. 仿真结果表明:在低附着系数路面进行车道变换行驶时,基于定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车与前轮转向汽车相比具有更加优越的操控性能;基于非线性轮胎侧偏刚度LQR权系数控制的四轮转向汽车比定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车要有较好的操控性能.      

汽车并联两级减振主动悬架控制器设计与仿真

汽车悬架系统连接车体与车轮,主要作用是减少冲量,传力和降低振动,合理设计悬架系统可以提高车辆的驾驶性能。以车辆的一个轮子为例,对车辆的并联两级减振主动悬架进行计算机数学模型的建立,利用二次线性拟合最优控制理论对主动悬架的LQG控制器进行设计,用Matlab/Simulink对模型仿真,利用仿真得到的数据结果,对并联两级减振主动悬架和单级减振主动悬架做了对比。实验结果表明:在车轮动载荷大致相同的条件下,设计的并联两级减振主动悬架降低了车体的垂直加速度,与单级减振主动悬架相比,其结果优化了约15%,较好地提高了车辆在行驶过程的平顺性。     

基于LMI的汽车横摆稳定与侧翻预防最优控制策略

为提高车辆的主动安全性和操纵稳定性,在介绍汽车稳定性控制系统分层体系结构的基础上,针对汽车侧向、横摆及侧倾动力学的耦合问题,提出了一种采用线性矩阵不等式方法的横摆与侧倾稳定的最优鲁棒控制策略,通过差动制动与主动悬架系统实现了横摆稳定与侧翻预防功能.并在CarSim与Matlab/Simulink环境下进行了仿真试验,结果表明横摆与侧倾最优控制策略对车辆横摆稳定性控制具有良好的作用.     

车辆非线性悬架系统时滞瞬时最优控制

以车辆非线性悬架系统为研究对象,采用理论与仿真相结合的方法,研究系统时滞瞬时最优控制动力学特性.首先以立方多项式模型描述非线性特性,建立含控制回路时滞的车辆非线性悬架系统动力学方程;然后通过状态变换处理系统时滞,利用最优控制理论和龙格库塔法设计了时滞瞬时最优控制律;最后通过数值仿真分析了系统在确定性激励下和随机激励下的状态输出响应.结果表明,时滞瞬时最优控制律可以保证系统稳定,优化控制权重矩阵可以获得更好的减振性能,且为研究将时滞作为控制输入参数奠定了基础,为主动减振提供了新思路,具有重要的理论和工程应用价值.     

车辆主动悬架系统的非线性H∞控制

针对实际车辆悬架系统使用的弹性元件和阻尼元件的非线性不确定特性,建立1/4汽车悬架系统模型,提出一种基于线性矩阵不等式的非线性H∞鲁棒控制策略,最优控制车身的垂直加速度、轮胎变形量、悬架动扰度3个系统性能参数,保证了闭环控制系统在随机干扰下的稳定性.仿真结果显示了该方法的有效性,大大地提高了驾乘汽车的舒适性和安全性.