带附加气室空气悬架的半主动控制

作     者：王建波 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张志勇;黄伟

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：带附加气室的空气弹簧 悬架半主动控制 参数不确定性 控制时滞 路面预瞄控制 控制协同 

摘      要：随着车辆工业的发展,在设计生产的过程中,除了满足最基本的安全性及操纵稳定性的前提,行业内对车辆的平顺性及舒适性也有了日益严苛的要求。在传统被动悬架逐渐难以完全满足需求的情况下,对悬架系统进行新构型设计和控制研究便具有了实用价值。因此,文中提出在车辆上采用带附加气室空气悬架并对其进行半主动控制的方案,以提高车辆舒适性。为了使半主动控制获得良好效果,在控制策略的设计过程中,除了考虑空气悬架自身的物理特性外,还需对控制系统参数不确定性、控制时滞、路面预瞄信息、各控制间协同作用等影响因素进行详细的描述。首先,对这种具有新型结构的空气弹簧的具体组成进行了详细介绍,并建立了数学模型;通过与传统空气弹簧对比,突出了该结构下具有更加理想的非线性刚度特性及空气阻尼特性等优点;分析了模型各参数的影响,通过灵敏度分析及参数优化确定弹簧的型号尺寸;提出了该类弹簧性能控制方法,为之后空气悬架的半主动控制奠定基础。然后,建立运用带附加气室空气悬架的1/4车辆动力学模型,并构建了悬架半主动控制系统结构,通过详细的推导论证,提出了一种鲁棒H∞控制策略,并在控制策略中考虑了悬架参数不确定性及控制时滞因素的影响;通过调节节流阻尼孔面积的方式实现了悬架的半主动控制,并给出了计算节流阻尼孔面积的空气弹簧逆模型;通过仿真测试,对比分析了考虑参数不确定性及控制时滞的控制效果。然后,建立运用带附加气室空气悬架的1/2车辆动力学模型,并以此为对象分析路面预瞄信息对半主动控制的影响;以同侧车身前后轮路面相同且相差一定时序的特点作为路面预瞄依据,在考虑参数不确定性及控制时滞的同时,建立了包含路面预瞄信息的悬架控制增广系统;通过仿真测试,对比分析了半主动预瞄的控制效果。最后,建立运用带附加气室空气悬架的整车动力学模型,并进行了车身垂向、俯仰、侧倾运动的协同控制;先分别设计了各控制的子控制律,再根据车身状态信息对各控制律进行权值分配,以得到最终的协同控制律;进行车辆在不同工况下的仿真测试,对比空气悬架半主动协同控制的控制效果。