基于多目标遗传算法的主动悬架滑模控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,针对主动悬架的车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷性能冲突,以及考虑参数不确定与外界干扰带来的鲁棒性问题,本文拟采用滑模控制方法对汽车非线性主动悬架进行主动减振控制研究,并结合多目标遗传算法对滑模控制器进行多目标参数优化.首先,根据1/4车辆主动悬架系统模型利用Lyapunov稳定性理论进行滑模控制器设计;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件,结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,为改进滑模控制方法中按经验选取参数时的不足,采用多目标遗传算法对滑模控制器参数进行多目标优化;最后,进行数值仿真模拟.仿真结果表明,采用多目标遗传算法对滑模控制器进行参数优化后显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对汽车非线性主动悬架的减振控制起到了一定的推动作用.     

基于多目标粒子群算法的主动座椅悬架滑模控制器设计

为提高汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对车辆主动座椅悬架提出一种基于多目标粒子群算法的滑模控制器设计方法。首先,在建立三自由度1/4车辆主动座椅悬架系统模型的基础上设计了满足李雅普诺夫稳定性理论的滑模控制器;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,以汽车悬架动挠度、轮胎动载荷和控制器控制力输出为约束,形成以座椅质心垂直加速度、座椅悬架动行程以及轮胎动位移为控制目标的多目标优化问题,对滑模控制器参数进行优化设计;最后,在MATLAB环境下基于多目标粒子群算法进行求解,并进行数值仿真模拟。仿真结果显示,经过多目标参数优化后各目标值明显减小,表明基于多目标粒子群算法的滑模控制器参数优化显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,为汽车主动座椅悬架系统的研究提供了理论依据。     

重型车辆主动悬架的滑模控制器设计及优化

为提高重型车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性以及货物完整性,以四自由度1/2重型车辆主动悬架系统模型为对象,分析并实现悬架系统的模型解耦,结合Lyapunov稳定性理论和滑模控制方法对重型车辆主动悬架进行控制器设计及稳定性验证。以前后悬架动行程、控制器控制力输出要求为约束,以车身质心垂直加速度、前后悬架轮胎动位移以及俯仰角加速度为控制目标,对滑模控制器参数进行优化设计。结果表明,采用优化后的主动悬架能使重型车辆各项性能都有明显提高和改善。     

油气悬架变论域模糊控制仿真分析与试验研究

为改善车辆的平顺性,针对油气悬架系统刚度及阻尼的非线性特性,提出以悬架动挠度为控制目标的变论域模糊控制策略.以2自由度振动模型为研究对象,根据台架实验数据拟合出弹性力及阻尼力曲线,模拟C级路面为随机输入,对控制系统进行仿真,并进行了实车试验.仿真和试验结果表明,变论域模糊控制能有效地减小悬架击穿发生的概率,降低车辆垂直振动加速度,改善车辆的乘坐舒适性.     

蓄能悬架结构参数设计与试验研究

为了分析车辆蓄能悬架的动态性能,应用复域机械阻抗法建立了1／4车辆蓄能悬架系统动力学模型及其结构形式。针对蓄能悬架性能评价指标多、参数多的特点,利用多目标优化法确定了悬架结构参数,在此基础上对该蓄能悬架的性能进行了仿真分析以及台架试验验证。结果表明,理论研究与试验结果较为吻合,所设计的蓄能悬架系统结构简单,容易实现,且设计的悬架参数明显提高了车辆乘坐舒适性,协调了车辆综合性能,为蓄能悬架的应用研究奠定了一定的基础。     

采用AHP-KCA的主动悬架LQG控制器设计

为提高汽车用户的乘坐舒适性,进行基于层次分析法(AHP)和K均值聚类算法(KCA)的主动悬架控制研究.首先建立2自由度主动悬架模型,设计以悬架性能指标为目标函数的线性二次高斯(LQG)控制器;然后,利用AHP求得一组性能指标权值,并根据这组权值在MATLAB软件中得到225组新的权值;最后,在MATLAB/Simulink软件中进行主、被动悬架性能的仿真,通过KCA对权值分类分级.仿真结果表明:与被动悬架相比,采用AHP-KCA结合算法得到的主动悬架性能有所提高,尤其是车辆乘坐舒适性;与仅利用AHP相比,AHP-KCA结合算法进一步提升车辆悬架的性能,证明了其优越性.     

某微型电动汽车麦弗逊前悬架设计优化

针对车辆的车身垂直加速度、悬架动行程以及轮胎动位移性能冲突,采用多目标遗传算法对麦弗逊悬架进行减振控制研究。结合虚位移原理推导出悬架螺旋弹簧刚度的计算公式,并对电动汽车前稳定杆进行受力分析,计算稳定杆各段所产生的弯曲位能和扭转位能,推导出稳定杆线刚度的计算公式,进而计算麦弗逊前悬架侧倾角刚度;采用多目标遗传算法对麦弗逊悬架参数进行优化并进行数值仿真模拟。仿真结果显示,经过多目标优化后的麦弗逊悬架各项性能均优于优化前,显著改善了电动汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。     

高速公路振动减速标线参数优化设计

为减缓汽车通过高速公路振动减速标线时悬架的振动,构建了汽车悬架模型与振动减速标线-车速耦合激励模型.以车辆悬架由减速标线激励产生的垂直方向加速度均方根值为评价指标,采用Simulink对车辆以一定速度通过减速标线时的振动激励特性进行了仿真分析.选取镇江市某快速道路长下坡路段的减速标线进行优化前后的对比试验.结果表明,当给定限速值为80 km·h-1,减速标线宽度为1. 0 m时,小型汽车速度下降率为14. 3%;保持其他参数不变,减速标线宽度为1. 4 m时,速度下降率达到21. 4%,同时行驶车辆悬架产生共振现象.参数优化后的振动减速标线明显改善限速效果并提高了驾乘人员的行车舒适性.     

基于参考模型的主动悬架反演控制设计

为减小车身垂直加速度以及轮胎变形量,从而提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,采用一种基于参考模型的反演控制设计方法,对汽车悬架进行主动减振控制研究。建立了1/4车辆二自由度主动悬架试验台架的动力学模型,并基于天棚-地棚阻尼控制方法建立了一种理想的被动控制悬架系统模型,将其作为后续反演控制设计的参考模型;将路面激励下理想的被动控制悬架系统的输出作为参考信号,基于李雅普诺夫理论设计一种模型参考反演控制算法,并将其应用于实际悬架系统的主动减振控制,以此实现对理想被动悬架系统减振性能的逼近;选取一种典型的路面激励形式,对所提出的主动减振控制方法进行仿真研究。仿真结果表明,基于参考模型的反演控制策略能有效抑制车身垂直运动,减小车身垂直加速度,同时在一定程度上减小了轮胎变形量,改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。     

基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真

利用ADAMS软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程,该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题.使机械设计和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型,机械系统设计和控制系统设计协调一致.采用自适应模糊PID控制策略对悬架控制,实现了PID控制过程中参数的在线自整定,从而使系统的控制性能更加完善.利用ADAMS的Controls模块实现了ADAMS与MATLAB的联合仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制策略是合理的、可行的,与被动悬架控制相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

纯电动汽车悬架系统设计与平顺性分析

针对在改装某款纯电动汽车时出现的由于车身质量与质心位置发生变化,而导致悬架与车身匹配程度降低,使车辆的操纵稳定性与行驶平顺性受到破坏的问题,以机械动力学软件ADAMS为平台,对前悬进行建模以及优化,对比优化前后的整车行驶平顺性,以验证平顺性得到改善。试验结果表明,整车的行驶平顺性得到改善。该方法可以缩短电动汽车研发时间、节约研发经济成本,对设计采用传统汽车悬挂系统的电动汽车有一定参考价值。     

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。     

具有随机干扰的车辆座椅悬架系统的鲁棒H控制

针对随机干扰环境下的车辆座椅悬架系统,给出鲁棒H控制器设计方法。首先建立座椅悬架系统的动力学模型,在建模过程中同时考虑了系统中存在的参数不确定(质量、刚度、阻尼)和座椅随机振动因素。其次,基于随机微分方程理论和Lyapunov泛函理论设计出半主动控制器,给出控制器参数线性矩阵不等式解的形式,并保证系统的H性能指标。最后,随机输入下的时域和频域仿真结果表明,所提方法在参数不确定和随机干扰下能够有效衰减座椅悬架垂直加速度,提高人体乘坐舒适性。     

油气平衡悬架可调阻尼阀外特性的设计

针对油气平衡悬架幅频特性的特点,提出了其阻尼外特性非线性设计的原则.以提高整车的瞬态响应特性、平顺性、车轮接地性为目标,对某油气平衡悬架可调阻尼阀外特性进行了稳健性设计.结果表明,合理设计可调阻尼阀大阻尼状态下开阀前阻尼系数,可以提升车辆的操纵性和状态转换时的舒适性;应用田口方法设计了大、中、小三级阻尼阀外特性参数,使悬架的性能更加稳健.     

半主动油气悬架的神经网络模型参考控制

以提高平顺性为目的,针对油气悬架系统刚度及阻尼非线性的特点,提出了以天棚阻尼为参考模型的神经网络控制方法.建立了二自由度的非线性油气悬架模型,分析了控制系统结构以及神经网络辨识器和控制器的设计与实现.以D级路面作为随机路面输入,分别在满载和空载下,对控制器的性能进行仿真研究.仿真结果表明,神经网络模型参考控制能够有效地衰减车身振动,提高行驶平顺性;并对控制对象的参数变化有良好的适应性.     

基于非线性模型的汽车空气悬架系统模糊控制研究

文章采用了一种直接把空气弹簧的非线性力放入系统模型中进行分析和计算的方法,在非线性模型上分别施加一般模糊控制和参数自调整模糊控制,并比较两种控制方法对车辆行驶平顺性的影响;运用Mat-lab/Simulink软件对系统进行平顺性分析,其结果发现运用非线性方法更能真实反映车辆在实际行驶中的振动响应情况,而施加参数自调整模糊控制较一般模糊控制能进一步改善车辆行驶平顺性。     

汽车制动舒适性控制研究综述

随着汽车自动化水平不断提高,悬架、制动等系统可以主动调节作用力,使汽车制动舒适性成为一个重要的研究课题。回顾了车辆乘坐舒适性问题,重点关注在制动工况下的乘坐舒适性。制动舒适性是指车辆在制动时因车辆纵向动力学变化所引起的驾乘人员的不适。从影响因素、控制结构、研究方法等方面对乘坐舒适性问题进行了综述和对比分析;悬架系统、制动系统是影响乘坐舒适性的关键因素,通过对制动过程的解构得出,频域有着十分重要的影响;结合自动驾驶技术的快速发展的背景,分析了典型工况下的乘坐舒适性;总结了现有研究存在的不足,最后对乘坐舒适性的发展趋势进行了展望。     

非线性橡胶悬架系统平顺性仿真与试验

基于橡胶元件非线性力学特性试验和悬架减振性能台架试验,建立了工程自卸车平面八自由度集中质量参数模型,该模型包含了刚度立方非线性和阻尼分段非线性.用龙格库塔法求解八自由度强非线性动力学方程并用试验验证了仿真模型的正确性.仿真分析与试验研究都表明橡胶悬架减振特性仍需进一步的优化设计.通过橡胶悬架参数灵敏度分析,确定了橡胶悬架最合适的优化参数;双参数的仿真研究表明在考虑有效约束条件下能优化得到橡胶悬架的最佳值.该研究为非公路车辆橡胶悬架的优化设计奠定了基础.