车辆半主动悬架多目标优化控制

发布时间：2020-06-30 22:18

【摘要】：车辆在行驶过程中,路面的凹凸不平和起伏不定都会使车身产生俯仰运动,从而影响车辆的乘坐舒适性和行驶安全性。为此,本文以半主动悬架为研究对象,先分析了半主动悬架阻尼力的可达范围。接下来针对两类典型的不平路面工况——随机路面和波动路面,分别设计了相应的半主动悬架控制策略来抑制车辆的俯仰运动并优化车辆的整体性能,从而提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。本文首先根据车辆行驶动力学知识,建立了随机路面、坑包路面以及长波路面的激励模型,分析了不同路面激励对车辆俯仰动态的影响。搭建了基于磁流变半主动悬架的双曲正切逆模型以及阻尼力约束模型。在这之后,根据汽车俯仰动力学,忽略侧倾运动对车辆俯仰运动的微弱影响,建立了可以表征车辆俯仰和垂向运动的前后半车悬架模型,为后文控制器设计提供了模型基础。接下来针对车辆在随机路面上行驶的工况,首先介绍了基于车辆半主动悬架的系统性能评价指标,在此基础上,通过分析最优控制的特点,设计了基于半主动悬架的约束最优控制器。在设计控制器的过程中,利用层析分析法确定各子目标的加权系数,并通过对比不同加权系数下约束最优控制效果的不同,得出仅通过改变加权系数,无法做到单独优化某一性能指标却不牺牲其他性能。鉴于此,接下来设计了基于俯仰角优化的模糊最优控制器。仿真结果表明模糊最优控制器可以在保证其他性能的前提下,进一步抑制车辆的俯仰角。最后本文针对车辆行驶在波动路面(包括坑包路面以及长波路面)的特殊工况下,首先设计最优控制器并分析了最优控制应用于长波路面的局限性,接下来设计了约束预测控制来抑制车辆的俯仰运动从而提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。考虑到车辆在高速时会达到共振状态,而此时基于模型的控制方法大多会因为悬架模型固有参数的缘故而受到限制,鉴于此,选择设计对模型要求不高的双模糊控制器来抑制车辆在高速通过长波路面时的俯仰角加速度和垂向加速度。最后针对车辆以递增速度通过长波路面时,双模糊控制器与预测控制器所表现出的控制效果的差异,出于进一步优化车辆性能的目的,综合各个性能指标临界点的速度信息,设计了基于速度的方式切换的控制器。仿真结果表明,随着车速的增加,方式切换的控制策略能有效提升行车过程中的车辆整体性能。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.33
【图文】：

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阻尼器需要满足耗散约束，所谓耗散约束就是指阻尼器的阻尼力速度体现为正相关，两者构成的曲线位于速度-阻尼力坐标系的一、Fv拉杆线圈磁路磁流变液图 2-6 磁流变阻尼器内部结构耗散约束外，磁流变阻尼器也有一些其他的特性。为方便说明，下阻尼器的精确模型——Spencer 模型，对该模型在不同振动输入、进行仿真，来说明磁流变阻尼器具有的典型输入输出关系。如图 2-r 模型的仿真示意图。

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图 2-11 Spencer 阻尼器模型示意图型[52]是由 Stanway 首先提出的，名称来源于 Bingham简单的函数关系式来拟合磁流变阻尼器的输入输并不能反映磁流变阻尼器的滞回特性，后来有学加了滞回环内的阻尼系数以求获得更好的滞回特际差距较大，且滞回区域不能随振动频率的变化[53-56]核心思想是将阻尼器的滞回环整体分为上下两个这样以来，滞回环上下曲线加速度方向相反的特模型的阶数则取决于与实验数据的拟合误差。但体现磁流变阻尼器滞回环频率特性的缺点，这是型[57-59]的核心构成是一个双曲正切函数，将该函数与阻

【参考文献】