基于模型预测控制的客车电控空气悬架车身高度控制研究

发布时间：2021-04-28 01:56

　　电控空气悬架系统（Electrically Controlled Air Suspension,简称ECAS）是目前先进的悬架系统之一,其通过主动控制空气气囊内空气质量,直接有效地改变车辆悬架刚度和车辆车身高度,有效地改变车辆的乘坐舒适性、车辆通过性和行驶平顺性。电控空气悬架的优势,不仅在于低频悬架的舒适性,更在于系统所采用的电子元件的特性,特别是悬架刚度可变性、车身高度可变性。电控空气悬架技术是车辆动力学主动控制分支技术,国内ECAS控制器技术与国外差距较大,目前国外已经广泛应用电控空气悬架系统于客车,而国内客车市场只有部分车辆配置电控空气悬架系统,且国内自主研发占有率较小,严重依赖进口。目前国内客车电控空气悬架没有普及的主要原因是整车车身高度控制过程中尚存在车身高度控制易超调振荡、侧倾俯仰角变化剧烈、动态实时闭环控制降低系统稳定性的工程控制难点、缺乏理论到实践跨越式探究及成本较高的难题,因此对电控空气悬架系统进行相关理论研究和工程实践,对尽快实现国内自主研发、稳定可靠的电控空气悬架控制器具有一定工程实践意义。基于电控空气悬架系统控制要求、控制特点、难点及国内实现需求,本文对客车电控... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 客车ECAS系统简介
        1.2.1 客车ECAS系统组成
        1.2.2 客车ECAS系统优势
        1.2.3 客车ECAS系统关键技术
    1.3 客车ECAS系统研究现状
        1.3.1 国内外研究现状
        1.3.2 空气悬架高度调节控制技术
    1.4 本课题研究意义和内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第2章 单轮空气悬架模型建立
    2.1 单轮空气悬架模型建立
        2.1.1 空气悬架简化模型
        2.1.2 空气悬架充放气动态模型
        2.1.3 电磁阀质量流量模型
        2.1.4 空气悬架系统车辆动力学方程
        2.1.5 路面输入模型建立
    2.2 AMESim空气悬架模型建立
        2.2.1 AMESim软件介绍
        2.2.2 基于AMESim的单轮空气悬架模型建立
        2.2.3 基于AMESim空气模型的Simulink模型验证
    2.3 整车空气悬架验证
        2.3.1 TruckSim软件介绍
        2.3.2 TruckSim/Simulink联合仿真及悬架模型动态特性的验证
    2.4 本章小结
第3章 客车ECAS系统混杂模型建立
    3.1 混杂模型预测控制介绍
        3.1.1 模型预测控制原理介绍
        3.1.2 混杂系统介绍
        3.1.3 混杂模型预测控制
    3.2 基于单轮空气悬架模型混杂模型预测建模
        3.2.1 电磁阀非线性质量流量线性化
        3.2.2 空气弹簧非线性系统MLD系统建模
    3.3 基于单轮空气悬架模型的压力估计
        3.3.1 滑模理论
        3.3.2 滑模观测器系统建模
    3.4 本章小结
第4章 整车混杂模型预测控制及动静态控制
    4.1 基于单轮空气悬架模型混杂模型预测控制
        4.1.1 混合整数控制方法MIQP
        4.1.2 离散化系统控制二次规划求解
    4.2 整车车身姿态控制
        4.2.1 单轮空气悬架模型控制问题描述及其整车控制要求
        4.2.2 基于整车模型的混杂模型预测控制
        4.2.3 整车模型混杂模型预测控制仿真分析
    4.3 整车动态控制策略
        4.3.1 动静态控制差异描述及其要求
        4.3.2 动态延时及双误差带控制策略设计研究
        4.3.3 整车动静态控制策略验证
    4.4 本章小结
第5章 客车车身高度控制试验验证
    5.1 实验台架搭建及实车实验设备
        5.1.1 实验台试验方案设计
        5.1.2 实验硬件工具
    5.2 试验结果及其数据分析
        5.2.1 高度控制实验结果分析
        5.2.2 动态延时控制结果分析
    5.3 本章小结
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]轨道车辆空气弹簧疲劳分析[J]. 李志超,李雪冰,刘万强,何园,王昊,丁智平,危银涛.  力学与实践. 2015(03)
[2]单气室变截面空气弹簧刚度特性及影响因素分析[J]. 唐传茵,张义民,李允公,赵广耀,李旭.  机械工程学报. 2014(24)
[3]囊式空气弹簧载荷建模与实验研究[J]. 成小霞,李宝仁,杨钢,杜经民.  振动与冲击. 2014(17)
[4]汽车电控空气悬架发展与研究现状综述[J]. 黄启科,麻友良,王保华.  湖北汽车工业学院学报. 2013(02)
[5]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝.  自动化学报. 2013(03)
[6]膜式空气弹簧刚度特性影响因素研究[J]. 姚丽华,蔡永周.  橡胶工业. 2012(07)
[7]MPC实用化问题处理及在车辆ACC中的应用[J]. 李升波,王建强,李克强,张磊.  清华大学学报(自然科学版). 2010(05)
[8]空气悬架车辆车身高度PID控制的仿真研究[J]. 宋宇.  湖北汽车工业学院学报. 2007(02)
[9]大客车空气弹簧动态特性的试验分析[J]. 陈燕虹,杨兴龙,王勋龙.  汽车技术. 2002(10)
[10]一类混杂系统的模型预测控制[J]. 李秀改,高东杰.  信息与控制. 2002(01)

博士论文
[1]客车ECAS车高调节与整车姿态混杂模型预测控制研究[D]. 孙晓强.江苏大学 2016
[2]带附加气室空气弹簧动力学特性研究[D]. 王家胜.南京农业大学 2009
[3]混杂系统建模与控制方法研究[D]. 张悦.华北电力大学（河北） 2008

硕士论文
[1]客车电控空气悬架系统控制策略研究[D]. 黄潭.吉林大学 2016
[2]客车电控空气悬架系统参数匹配与控制方法研究[D]. 周彤.吉林大学 2015
[3]混合整数非线性规划问题的分支定界算法研究[D]. 马艳利.宁夏大学 2014
[4]空气弹簧垂向、横向特性的有限元分析[D]. 高定刚.西南交通大学 2006



本文编号：3164574