面向舒适性的智能汽车半主动悬架鲁棒控制及车速优化
发布时间：2021-12-02 19:39
智能汽车是未来汽车技术发展的重要方向,是最富创新性的汽车技术领域。无人驾驶汽车作为智能汽车发展的最终目标,为智能技术、信息技术、控制技术以及传感技术等提出了诸多挑战性问题。目前。智能汽车的研究侧重于行驶安全性问题,对行驶舒适性问题研究的较少。事实上,车辆舒适性是车辆行驶时必须关注的重要性能。为此,本文从舒适性的角度,探索智能汽车的控制问题,以期为未来智能汽车的应用提供有效的控制方法。本文对智能汽车舒适性控制问题的研究在两个层面进行。一是根据智能汽车具有更多道路信息的特点,研究不同路况下的半主动悬架控制方法。二是研究不平路面下,满足舒适性要求的智能汽车车速调节方式。本文通过垂向动力学建模、半主动悬架鲁棒控制以及不平路面下智能汽车车速优化三部分内容阐述了研究方法及结果。针对现有悬架控制研究多基于只能表征车辆垂向振动的1/4模型的问题,本文给出了能够反映车身垂向、俯仰和侧倾动态的7自由度车辆系统模型,以及能够描述磁流变阻尼器非线性特性的双曲正切模型。为了较准确的描述多种路况下车辆行驶过程的激励特性,本文基于单轮等效协方差法,左右轮相关性和前后轮时间滞后性,对随机路面和离散冲击路面下的四轮激励...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
中垂向加速度的频域分布
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-3-2-101仿真时间(s)质心垂向加速度0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-6-4-202仿真时间(s)左前簧上垂向加(a)质心垂向加速度 (b)左后簧上质量垂向加速度0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-0.015-0.01-0.00500.0050.01仿真时间(s)左前悬架动行程(m)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-4000-2000020004000仿真时间(s)左前车轮动载荷(N)(c) 左前悬架动行程 (d)左前悬架车轮动载荷图 3-4 离散冲击路面激励时车辆参数的响应曲线对图 3-4 中的垂向加速度信号进行了频谱分析，分析结果如图 3-5 所示。
10 20 30 40 50 6022.22.42.62.8车速(km/h)质心垂向加速度峰值(m/10 20 30 40 50 60100200300400车速(km/h)质心垂向加加速度峰值(m/s(a)车速与垂向加速度峰值的关系曲线 (b)车速与垂向加加速度峰值的关系曲线图 4-10 离散冲击路面，车速与质心垂向加速度和加加速度峰值的关系曲线从图中可以看出，加速度的峰值随车速的增加先增加后减小，而加加速度的峰值随车速的增加一直增大。分析其原因，图 4-11 给出了车速为 5km/h，20km/h和 35km/h 时激励信号的频谱分布图，从图中可以看出，随着车速的增加，激励信号主要频率分布往高频方向移动，并且车速为 20km/h 时，激励信号的频谱主要分布在悬架的共振频率点处（前悬架约 11Hz，后悬架约 10.3Hz），因此会出现图 4-11所示的随着车速增加，加速度峰值先增大后减小的情况。而由于车速的增大，激励信号产生的冲击力会一直增加，故而加加速度的峰值是随着车速的增大而增大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间模型的轿车平顺性时域建模和仿真[J]. 赵旗,王维,罗兰,郑玲玲,李杰. 科学技术与工程. 2017(04)
[2]基于滤波白噪声的汽车平顺性时域建模和仿真[J]. 赵旗,王维,李杰,张初旭. 科学技术与工程. 2016(27)
[3]智能汽车发展史[J]. 曹毅鹏,张环宇,田鸿彬. 智富时代. 2015(05)
[4]四轮非平稳随机激励路面模型的研究[J]. 孙涛,徐桂红,柴陵江. 汽车工程. 2013(10)
[5]类Pade逼近方法在二维非线性振动系统的应用[J]. 张琪昌,冯晶晶,王炜. 力学学报. 2011(05)
[6]主动悬架LQR控制加权系数多目标遗传算法优化[J]. 胡斐,赵治国. 机械与电子. 2011(02)
[7]基于磁流变阻尼器多项式逆模型的半主动悬架混合H2/H∞鲁棒控制研究[J]. 陈金水,张永祥. 汽车零部件. 2010(09)
[8]加加速度（加速度的时间变化率）——冲击、乘座舒适性、缓和曲线[J]. 佘守宪,赵雁. 物理与工程. 2001(03)
博士论文
[1]火花点火式汽油发动机的燃空比控制方法研究[D]. 尹海.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]复杂行驶工况下车辆主动悬架控制方法研究[D]. 杨露露.哈尔滨工业大学 2017
[2]智能汽车主动悬架输出反馈控制方法研究[D]. 蒋莉.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于逆模型的磁流变半主动悬架控制器设计[D]. 吴健.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于Pareto最优的悬架参数多目标优化[D]. 饶江.浙江大学 2010
本文编号：3529070
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
中垂向加速度的频域分布
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-3-2-101仿真时间(s)质心垂向加速度0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-6-4-202仿真时间(s)左前簧上垂向加(a)质心垂向加速度 (b)左后簧上质量垂向加速度0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-0.015-0.01-0.00500.0050.01仿真时间(s)左前悬架动行程(m)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-4000-2000020004000仿真时间(s)左前车轮动载荷(N)(c) 左前悬架动行程 (d)左前悬架车轮动载荷图 3-4 离散冲击路面激励时车辆参数的响应曲线对图 3-4 中的垂向加速度信号进行了频谱分析，分析结果如图 3-5 所示。
10 20 30 40 50 6022.22.42.62.8车速(km/h)质心垂向加速度峰值(m/10 20 30 40 50 60100200300400车速(km/h)质心垂向加加速度峰值(m/s(a)车速与垂向加速度峰值的关系曲线 (b)车速与垂向加加速度峰值的关系曲线图 4-10 离散冲击路面，车速与质心垂向加速度和加加速度峰值的关系曲线从图中可以看出，加速度的峰值随车速的增加先增加后减小，而加加速度的峰值随车速的增加一直增大。分析其原因，图 4-11 给出了车速为 5km/h，20km/h和 35km/h 时激励信号的频谱分布图，从图中可以看出，随着车速的增加，激励信号主要频率分布往高频方向移动，并且车速为 20km/h 时，激励信号的频谱主要分布在悬架的共振频率点处（前悬架约 11Hz，后悬架约 10.3Hz），因此会出现图 4-11所示的随着车速增加，加速度峰值先增大后减小的情况。而由于车速的增大，激励信号产生的冲击力会一直增加，故而加加速度的峰值是随着车速的增大而增大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间模型的轿车平顺性时域建模和仿真[J]. 赵旗,王维,罗兰,郑玲玲,李杰. 科学技术与工程. 2017(04)
[2]基于滤波白噪声的汽车平顺性时域建模和仿真[J]. 赵旗,王维,李杰,张初旭. 科学技术与工程. 2016(27)
[3]智能汽车发展史[J]. 曹毅鹏,张环宇,田鸿彬. 智富时代. 2015(05)
[4]四轮非平稳随机激励路面模型的研究[J]. 孙涛,徐桂红,柴陵江. 汽车工程. 2013(10)
[5]类Pade逼近方法在二维非线性振动系统的应用[J]. 张琪昌,冯晶晶,王炜. 力学学报. 2011(05)
[6]主动悬架LQR控制加权系数多目标遗传算法优化[J]. 胡斐,赵治国. 机械与电子. 2011(02)
[7]基于磁流变阻尼器多项式逆模型的半主动悬架混合H2/H∞鲁棒控制研究[J]. 陈金水,张永祥. 汽车零部件. 2010(09)
[8]加加速度（加速度的时间变化率）——冲击、乘座舒适性、缓和曲线[J]. 佘守宪,赵雁. 物理与工程. 2001(03)
博士论文
[1]火花点火式汽油发动机的燃空比控制方法研究[D]. 尹海.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]复杂行驶工况下车辆主动悬架控制方法研究[D]. 杨露露.哈尔滨工业大学 2017
[2]智能汽车主动悬架输出反馈控制方法研究[D]. 蒋莉.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于逆模型的磁流变半主动悬架控制器设计[D]. 吴健.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于Pareto最优的悬架参数多目标优化[D]. 饶江.浙江大学 2010
本文编号：3529070
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