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基于1/2车辆模型的主动悬架预见控制方法研究

1 引言悬架是现代汽车的重要总成之一 ,改善悬架系统的性能 ,对提高汽车产品质量具有极其重要的意义 .与传统的被动悬架不同 ,主动悬架能根据检测到的车辆和环境状态 ,主动及时的调整和产生所需悬架控制力 ,使悬架处于最优的减振状态 .因而 ,主动悬架及其控制已愈来愈受到各国汽车工程界的重视 .目前已报道的有关主动悬架控制方法的研究几乎涉及到现代控制理论的所有分支 .各种控制方式均有实用价值且各具特点 .而乘用车由于空间和能耗量等限制 ,要求主动悬架在非常短的时间内对应一些突然的路面变化而产生足够大的控制力是相当困难的 .而如果采用预见控制方法 ,提前检测到这个路面的干扰 ,从而提前考虑相应的对策 ,则有可能弥补系统响应速度不足和避免造成瞬时峰值流量要求太大的状况 .因而 ,就在实际车辆主动悬架上的应用而言 ,作者认为预见控制方式将独具优势 .对于车辆主动悬架的预见控制 ,人们已作过一系列的研究 [1 ] .他们对不同的车辆模型构成...  (本文共8页) 阅读全文>>

《湖北汽车工业学院学报》2006年01期
湖北汽车工业学院学报

基于1/2车辆模型的主动悬架的最优控制研究

悬架系统设计时必须考虑以下因素[1]:驾乘舒适性、操纵稳定性、车身运动、悬架行程。主动悬架比被动悬架能够更好地平衡这些性能。状态反馈控制技术是设计主动悬架控制器的有力工具,二次型性能指标的最优控制方法比较成熟,其理论基础也比较完善。本文建立了六自由度的1/2车辆模型,运用最优控制理论设计主动悬架的控制器,并进行了仿真。1 6自由度车辆模型及运动方程图1所示为1/2车辆模型。模型包括1个车身,前后轴及2个乘员,共有6个自由度:车身垂直跳动x0和纵摆!;两轴的垂直跳动xt1,xt2;乘员的垂直跳动xp1,xp2;y1,y2为路面位移输入;f1,f2是力执行机构输入。根据力平衡和力矩平衡方程,进行整理可以得出悬架系统的状态空间方程[1]:!x=Ax+Bu+Gw(1)图1六自由度的1/2车身模型第20卷第1期将A3中k换成c,即为A4。矩阵B可写为如下形式:B=[!0]B61×2"B1=1mIbp1 0 0-mt11 01m-Ibp2 ...  (本文共4页) 阅读全文>>

《兵工学报》2000年S1期
兵工学报

车辆主动悬架技术的现状和发展趋势

车辆行驶时 ,由路面不平等因素引起振动 ,影响乘坐舒适性和操纵稳定性 ,甚至影响行驶速度 ,损坏车辆的零部件和运载的货物。同时车辆振动也是车内噪声的主要来源。车辆减振主要是通过使用车辆悬架系统来完成。传统的被动悬架的阻尼和刚度参数一般按经验设计或优化设计方法选择 ,一经选定 ,在车辆行驶过程中就无法进行调节 ,因而不能适应车辆参数、运行工况等的复杂多变。在某个特定工况下按目标优化出的悬架系统 ,一旦载荷、车速和路况等发生变化 ,悬架在新的工况下便不再是最优。为了克服这个缺陷 ,国外在 5 0年代就提出了主动悬架的概念 [1] 。主动悬架采用有源或无源可控元件组成一个闭环或开环的控制系统 ,根据车辆系统的运动状态和外部输入的变化 (路面激励或驾驶员方向盘操作 )作出反应 ,主动地调整和产生所需的控制力 ,使悬架始终处于最佳减振状态。主动悬架由控制系统和执行机构组成 ,执行机构为有源液压系统的主动悬架简称全主动悬架 ,而无源主动悬架...  (本文共4页) 阅读全文>>

《重型汽车》2000年04期
重型汽车

最优控制理论在车辆主动悬架中的应用

1概述随着电子技术及计算机技术的飞速发展 ,自动控制理论被越来越多地应用于汽车的自动控制中 ,使汽车操纵实现了自动化 ,极大地提高了汽车性能 ,减轻了驾驶员的劳动强度 ,提高了乘员的舒适性及行车安全性。国外对自动控制在汽车上的研究方兴未艾 ,而目前在我国也开始起步 ,对自动控制理论在汽车上应用的研究已成为当今汽车界的热点。经典控制理论 (如PID控制 )不适于多变量系统、时变系统和非线性系统 ,而这些系统在汽车工程中是大量存在的 ,如悬架系统等 ,这就必须采用现代控制理论所提供的状态空间设计法。状态空间法是利用状态空间表达式确定系统的控制规律 ,使控制系统达到要求的性能指标。状态空间法分很多种 ,但在汽车电子系统中多采用使二次型指标最优来确定控制率的最优控制法。本文结合国内外文献资料及我们开展的工作 ,就最优控制理论在车辆主动悬架中的应用作一些探讨。2最优控制理论的基本概念设状态方程的规范表达式为 :X =AX +BU +Dξ ...  (本文共3页) 阅读全文>>

《汽车工程》2000年02期
汽车工程

电液主动悬架的H_∞控制研究

l 前言 车辆主动悬架系统大多采用电液控制。在结构上大体可分为以高响应流量伺服阀为主构成(LotuS等公司)和以比例压力阀为主构成(Nissan、T0yota等公司)两大类n)。应用的控制策略在传统的极点配置法、二次型最优控制理论、预测滤波原理、自适应控制、线性二次型Gauss最优控制等基础上,近年来主要有神经网络控制器旺’和H。控制理论等。H。最优控制的控制指标就是使干扰对系统的输出影响为最小,因而该理论对主动振动控制有一定的针对性,目前正处于研究之中¨J。但总体上,主动控制的理论发展还不很完善,尤其对参数经常变化,激励又是随机的车辆悬架控制策略,更有待予进一步研究。本文主要针对采用流量伺服阀构成的电液主动悬架系统,进行H。控制器的设计,提出能对系统总体性能进行优化的H。实时控制算法。2 系统模型 用流量伺服阀构成的液压主动悬架系统的结构原理图如图l所示(由于轮胎阻尼很小,在分析时略去)。悬架系统的主动力由液压缸两腔的压差产生...  (本文共4页) 阅读全文>>

《汽车工程》2000年03期
汽车工程

油气主动悬架非线性模型的建立、仿真与试验验证

1 前言 主动悬架的乘坐舒适性和行驶安全性等性能都比被动悬架优越。设计一个好的控制策略是实现主动悬架优越性能的保障,而建立精确的主动悬架模型,则是研究主动悬架控制策略的关键。从文献上看,在为主动悬架系统建模时,往往都将其建成线性模型,忽略了悬架的许多非线性因素。这样作虽然在研究控制策略时较为简单,但由于模型与实际系统有较大差别,得到的控制策略在控制效果、系统鲁棒性等方面都不理想。 本文中考虑油气主动悬架的刚度非线性、油缸壁与活塞间的摩擦力等因素,建立了非线性主动悬架模型。仿真研究与试验验证表明,所建模型比线性模型在模拟路面激励响应、对控制信号的响应方面都更符合实际情况,为进一步研究性能优越、鲁棒性好的主动悬架控制策略打下了基础。2 结构及数学模型 单轮油气主动悬架系统的结构如图1所示。车身质量由一个油气主动悬架作动器支撑,控制器根据各传感器测得的信号控制电磁比例阀来调节油缸充放油流量,从而对车身进行控制。图2是该悬架的等效运动学...  (本文共5页) 阅读全文>>

《河海大学常州分校学报》2000年04期
河海大学常州分校学报

车辆主动悬架的自适应控制研究

0 引  言主动悬架能使车辆在各种行驶条件下的乘坐舒适性和操纵稳定性同时得到改善 ,而控制算法是决定系统性能的关键 .应用于主动悬架的自适应控制方法主要有增益调度控制、模型参考自适应控制和自校正控制三类 .其中 ,自校正控制是将受控对象参数在线估计与控制器参数整定相结合 ,形成一个能自动校正控制参数的离散实时计算机控制系统 ,是目前应用较广的一类自适应控制方法[1] .1 数学模型 图 1 主动悬架单轮模型 Fig .1 Asinglewheetmodeling foractivesuspension  主动悬架的研究可简化为 1 /4车体的二自由度单轮模型(如图 1 ) ,其中sw 为路面输入 ,fu 为主动控制力 .簧下质量和车身运动的微分方程分别为m1¨s1(t) -k2 [s2 -s1(t) ]+k1[s1(t) -sw(t) ]+fu(t) =0 (1 )m2 ¨s2 (t) +k2 [s2 (t) -s1(t) ]-...  (本文共5页) 阅读全文>>