基于模型的ECAS系统执行器故障诊断与容错控制研究

发布时间：2023-03-05 12:31

　　电控空气悬架(Electronically Controlled Air Suspension,ECAS)系统以其优异的性能而被广泛地应用到商用车及高级乘用车上,其特色功能之一为车身高度的实时调节。然而,由于道路条件的复杂多变及工作环境的恶劣,ECAS系统中的执行器即空气弹簧电磁阀非常容易发生故障,执行器的故障会导致ECAS系统达不到预期控制效果,从而影响车高调节及姿态控制的性能。因此,为了保证ECAS系统车高及姿态控制的安全可靠,本课题针对ECAS系统执行器故障诊断与容错控制展开相关研究。首先,介绍了ECAS系统的基本结构及功能,包括传感器和空气弹簧电磁阀。借助失效模式及影响分析方法,分析了ECAS系统各个传感器及空气弹簧电磁阀的失效模式、失效引起的影响以及失效原因,并采用风险评估系数值评估各故障的危险程度。运用故障树分析方法,形象直观地表征了系统失效与各部件失效之间的逻辑关系。其次,根据热力学及车辆动力学理论建立了整车ECAS车高调节系统数学模型。基于空气弹簧电磁阀占空比与流量的关系并结合常见故障类型建立了执行器故障模型。为方便后续故障诊断与容错控制性能的验证,基于AMESim软件...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 相关领域研究现状
        1.2.1 空气悬架车高控制技术研究现状
        1.2.2 故障诊断与容错控制研究现状
    1.3 论文主要内容
第二章 ECAS系统故障危险性分析
    2.1 ECAS系统基本结构及功能
        2.1.1 传感器
        2.1.2 执行器
    2.2 ECAS系统失效模式及影响分析
        2.2.1 失效模式及影响分析概述
        2.2.2 传感器失效模式及影响分析
        2.2.3 空气弹簧电磁阀失效模式及影响分析
    2.3 ECAS系统故障树分析
        2.3.1 ECAS系统故障总树
        2.3.2 传感器故障树
        2.3.3 空气弹簧电磁阀故障树
    2.4 本章小结
第三章 整车ECAS车高调节系统建模
    3.1 整车ECAS车高调节系统数学建模
    3.2 执行器故障建模
    3.3 基于AMESim的整车ECAS系统被控对象建模
    3.4 本章小结
第四章 整车ECAS系统执行器故障诊断与容错控制
    4.1 ECAS系统车高及姿态控制器设计
        4.1.1 ECAS车高调节与姿态控制方案
        4.1.2 车高PID/PWM控制器设计
        4.1.3 姿态模糊控制器设计
        4.1.4 车高调节与姿态控制输出分配规则
    4.2 基于扩展卡尔曼滤波器组的整车ECAS执行器故障诊断
        4.2.1 故障检测与隔离策略
        4.2.2 故障诊断滤波器设计
        4.2.3 自适应阈值计算
        4.2.4 故障检测与隔离方法
        4.2.5 故障检测与隔离仿真
    4.3 基于控制器参数在线调整的整车ECAS主动容错控制
        4.3.1 执行器故障值估计
        4.3.2 主动容错控制策略及仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 整车ECAS系统容错控制HiL测试
    5.1 HiL测试平台介绍
    5.2 系统搭建
        5.2.1 被控对象模型建立
        5.2.2 基于D2P系统的控制模型开发
        5.2.3 系统工程文件及用户界面创建
    5.3 测试与分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要研究成果
    学术论文
    发明专利
    参与的项目
附录A
    A.1 EKF1对应的系统方程相关矩阵
    A.2 EKF2对应的系统方程相关矩阵
    A.3 EKF3对应的系统方程相关矩阵
    A.4 EKF4对应的系统方程相关矩阵



本文编号：3756199