车辆主动悬架系统的鲁棒抗干扰控制

发布时间：2020-04-05 23:11

【摘要】：汽车悬架系统是车架与车桥之间用来传递力和力矩的全部连接装置的总成,功用是缓和汽车在颠簸路面上行驶所产生的冲击,维持汽车在不平道路上行驶安全。汽车在行驶过程中,经常由于载荷,车速和路况等工况的变化引起汽车局部或整体的激烈振动,这种振动不仅影响乘员驾车舒适性,还会直接影响轮胎对地面附着性能和操纵平稳性。因此,研究汽车悬架系统,采用有效的技术方案,衰减通过底盘和座椅由路面激励引起的传递给人体的振动,是确保汽车行驶过程中处于动态平稳性的一个主要方法。本文针对汽车主动悬架系统的稳定性和动态特性展开讨论,基于鲁棒控制理论进行算法设计并加以验证分析。主要内容可概括如下:(1)为了研究汽车悬架参数不确定性对主动悬架系统性能的影响,构建了基于线性分式变换的二自由度四分之一汽车主动悬架综合模型。基于李雅谱诺夫(Lyapunov)理论设计一种最优H2/H∞保性能状态反馈主动控制律,将最优保性能问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的凸优化约束问题,运用不确定矩阵结构信息继而引入自由变量以降低控制律设计的保守性。(2)在考虑主动悬架存在作动器响应延迟(输入时滞)条件下,为降低输入时滞和车身质量不确定性对控制系统的消极作用,提出一种鲁棒H∞/广义H2控制方法,并应用到四自由度二分之一汽车主动悬架数学模型。在控制器设计进程中,将时滞因素融入李雅普诺夫泛函(Lyapunov-Krasovskii)中,并基于锥补线性化算法得到基于LMI的凸优化最优解。(3)针对车辆四自由度二分之一汽车主动悬架系统时变输入时滞所引起的控制稳定性问题,并综合考虑路面扰动信息及参数摄动因素,研究一种考虑时变输入时滞及预瞄信息的鲁棒H∞/广义H2控制器。(4)理论推导完成之后,将基于电磁作动器的二自由度四分之一汽车悬架数学模型作为研究对象,结合本文设计的鲁棒保性能控制方法进行仿真验证。
【图文】：

如图1-2 所示，车辆悬架系统一般由弹簧元件、减振器（阻尼元件）和导向机构等组成[5,6]。弹性元件是承受传递垂直载荷承载和抑制路面冲击的元件，它保证悬挂质量和非悬挂质量之间的弹性连接，使车辆在行经不平路面时保持轮胎贴地性。减振器是一个吸收能量和耗散能量的装置，它在汽车受到路面干扰时，会以自身的变形压缩吸收震动的力量，抑制不平路面对车体造成的震动和颠簸。导向机构是传导作用力的方向和传递作用力的装置，它使车轮按照规定的运动轨迹相对车身运动并保证了力和力矩的有效传递。传统悬架的结构一经确定，悬架的性能参数已固定，它的悬架弹簧和阻尼器特性受到外部激励时，只能被动地做出反应。在行车进程中不能动态调整，因而只能在预定路面激励及悬架特定参数情况下确保最佳性能。在悬架特定参数和路况等情况发生变动时

作动器概论主动悬架控制中，作动器是实现振动主动控制的主要部件。其功能是法对悬架系统施加主动控制力。应用较多的作动器可分为液压式作动。执行机构形式虽然各异，但它们终归是主动力的执行器。液压式作作动筒，由于液压式作动器稳定性高且有效控制力大，，因此得到广泛统功耗较大，伺服系统复杂且存在延迟。空气式力发生器则是以空气，应用气体的压缩性达到弹性效应的目的。力隔振科技发展，电磁作动器近几年受到越来越多关注。电磁作动器通过电磁力的作用，在没有接触性约束的情况下，在极短时间内作出缓和车体振动，保持车辆平稳行驶，尤其是在行车速度很高又很颠簸的优势。图 6-1 为电磁作动器实物图，相较于液压作动器，电磁作动器有不受黏着力限制、能量消耗低、响应时间短、可靠性高和控制量大应用到永磁悬浮、非接触精密定位系统、车辆悬架主动减振控制等领磁作动器，由传感器测量到各种路面扰动等信息，通过控制电磁减振电磁力，从而达到改善乘坐舒适性的目的。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.33

【参考文献】

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本文编号：2615654