整车磁流变半主动悬架系统主动容错控制方法研究与原型研制

发布时间：2021-05-25 13:13

　　基于磁流变减振器的汽车半主动悬架系统由于其结构简单、阻尼力连续可调、响应速度快、能量消耗低等诸多优点,受到了国内外广大学者的广泛关注。作为半主动控制系统,任何部位发生故障都会对磁流变半主动悬架系统的控制效果产生影响,因此对于这些故障的容错控制十分必要。本文研究内容主要从磁流变半主动悬架系统的主动容错控制方法研究和实验原型研制两个方面展开。整车磁流变半主动悬架系统的容错控制主要包括故障的检测和故障信号的补偿输出重构。磁流变半主动悬架系统作为非线性系统,本文采用无迹卡尔曼滤波进行悬架系统的状态估计,避免了由于线性建模中近似算法引入的建模误差。结合四分之一车半主动悬架状态空间模型设计了一组基于无迹卡尔曼滤波器的传感器故障诊断系统,通过对无迹卡尔曼滤波器残差序列与预先设定阈值的对比进行故障判定,并根据无迹卡尔曼滤波器的状态估计结果进行故障信号补偿输出重构,实现了单一传感器的故障检测、隔离与输出重构。为满足不同行驶工况下对乘坐舒适性和行驶安全性的需求,本文采用天棚地棚混合阻尼控制方法,通过调节天棚控制和地棚控制之间的加权系数来适应对磁流变半主动悬架的不同表现性能的控制要求,并通过仿真表明增加加权... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211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】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 汽车悬架技术概述
        1.2.1 悬架的定义与组成
        1.2.2 悬架的分类
    1.3 汽车磁流变半主动悬架技术发展概述
        1.3.1 磁流变半主动悬架开发与应用现状
        1.3.2 磁流变半主动悬架控制技术研究进展
    1.4 汽车磁流变半主动悬架容错控制技术概述
        1.4.1 故障诊断技术
        1.4.2 容错控制技术
    1.5 本文研究内容
2 系统动力学建模
    2.1 汽车系统动力学建模
        2.1.1 四分之一车系统动力学模型
        2.1.2 整车系统动力学模型
    2.2 随机路面输入模型
    2.3 磁流变减振器力学描述模型
        2.3.1 基于Bingham模型的磁流变减振器力学描述模型
        2.3.2 基于Bingham模型的参数辨识
    2.4 传感器故障建模
    2.5 本章小结
3 基于传感器故障的主动容错控制
    3.1 基于无迹卡尔曼滤波的车辆状态估计
        3.1.1 无迹卡尔曼滤波技术
        3.1.2 四分之一车被动悬架模型状态估计算法
    3.2 传感器故障诊断与容错补偿算法设计
        3.2.1 基于无迹卡尔曼滤波的残差生成
        3.2.2 故障决策的阈值选取
        3.2.3 传感器故障诊断策略
        3.2.4 传感器故障隔离与输出重构
        3.2.5 传感器故障诊断与输出信号重构仿真验证与分析
    3.3 天棚地棚混合阻尼的半主动悬架控制策略
    3.4 四分之一车主动容错控制仿真分析
        3.4.1 仿真模型
        3.4.2 结果与分析
    3.5 整车主动容错控制仿真分析
        3.5.1 整车容错控制仿真模型
        3.5.2 整车容错控制仿真结果与分析
    3.6 本章小结
4 磁流变半主动悬架系统实验原型
    4.1 磁流变减振器原型
        4.1.1 磁流变减振器原型结构设计
        4.1.2 磁流变减振器原型力学特性测试
    4.2 控制器与可控电流源设计
        4.2.1 控制器设计
        4.2.2 可控电流源设计
    4.3 磁流变半主动悬架系统原型安装
    4.4 本章小结
5 总结和展望
    5.1 全文总结
    5.2 内容展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]磁流变液阻尼器Bingham-多项式力学模型研究[J]. 孔祥东,李斌,权凌霄,易佰健,张宇彤.  机械工程学报. 2017(14)
[2]基于故障补偿的汽车半主动悬架容错控制[J]. 高振刚,陈无畏,汪洪波,杨柳青,夏光.  汽车工程. 2016(06)
[3]基于改进天棚控制策略的主动悬架动力学性能研究[J]. 陈龙,高泽宇,汪若尘,袁朝春.  汽车工程学报. 2016(03)
[4]基于磁流变阻尼器的铁道车辆模糊半主动控制[J]. 李忠继,戴焕云,曾京.  交通运输工程学报. 2014(05)
[5]基于控制律重组的汽车半主动悬架容错控制与试验[J]. 杨柳青,陈无畏,张荣芸,黄鹤.  农业机械学报. 2013(10)
[6]磁流变半主动悬架动力学特性的试验研究[J]. 冯占宗,陈思忠,梁义.  汽车工程. 2013(01)
[7]基于变论域模糊控制的磁流变半主动悬架多目标优化[J]. 杨建伟,董军哲,李捷.  汽车工程. 2012(03)
[8]火炮磁流变后坐阻尼器的设计与可控性分析[J]. 胡红生,王炅,蒋学争,李延成,李兆春.  振动与冲击. 2010(02)
[9]磁流变悬架的瞬态动力学控制研究[J]. 董小闵,余淼,陈伟民.  振动工程学报. 2008(02)
[10]基于解析冗余关系的动态系统故障检测和隔离[J]. 王秋生,樊久铭,徐敏强,邹经湘.  哈尔滨工业大学学报. 2007(06)

博士论文
[1]四轮独立线控电动汽车驱动系统主动容错控制策略研究[D]. 李春善.吉林大学 2018
[2]汽车磁流变半主动悬架故障诊断与容错控制研究[D]. 彭友湘.重庆大学 2017
[3]磁流变阻尼器的动力学模型及其在车辆悬架中的应用研究[D]. 宗路航.中国科学技术大学 2013
[4]飞机的非线性自修复控制研究[D]. 郭志伟.中国科学技术大学 2010
[5]基于磁流变减振器的汽车半主动悬架设计与控制研究[D]. 陈杰平.合肥工业大学 2010
[6]整车悬架振动智能半主动控制研究[D]. 王昊.南京航空航天大学 2006
[7]汽车磁流变半主动悬架控制系统研究[D]. 余淼.重庆大学 2003



本文编号：3205401