基于车前路面信息的车辆主动悬挂控制策略研究

作     者：高浩 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵丁选;赵英利

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：三轴车辆 主动悬挂 路面模型 预瞄控制 显式模型预测控制 

摘      要：悬挂系统性能决定着车辆的稳定性、舒适性和安全性。应急救援车辆由于其特殊的工作性质和复杂的工作环境,对悬挂系统性能有较高的要求。相比于被动悬挂,主动悬挂能够根据控制策略的要求实时调节悬挂参数,从而提高应急救援车辆在复杂路况下的行驶平顺性。本文结合国家重点研发计划课题“高机动应急救援车辆（含消防车辆）专用底盘及悬挂关键技术研究,以提高三轴应急救援车辆的行驶平顺性为目标,对车前路面信息的获取方法和结合车前路面信息的主动悬挂控制策略展开研究。本文主要研究工作如下:设计了车前地形扫描系统,提出了构建车前地形模型并从中提取车辆行驶轨迹上路面高程信息的方法。为提高路面高程精度,对其进行了插值处理,建立了可作为主动悬挂控制中系统输入的路面模型。建立了三轴应急救援车辆主动悬挂系统动力学模型。设计了结合车前路面信息的车辆主动悬挂最优预瞄控制器和显式模型预测预瞄控制器。通过仿真验证了两种预瞄控制器均可有效地改善悬挂系统的性能,其中显式模型预测预瞄控制方法的控制效果相对较好,大幅提高了车辆的行驶平顺性。对试验场地中的凸块路面进行了车前地形模型构建试验。根据试验结果建立了可用于主动悬挂控制的路面测量模型,并将路面测量模型和理论模型分别作为路面输入,对整车主动悬挂系统进行了显式模型预测预瞄控制仿真。结果表明,本文提出的基于车前路面信息的主动悬挂控制策略在冲击性较大的凸块路面下仍能有效提高车辆的行驶平顺性,且车前地形扫描系统的路面测量误差对控制效果的影响较小。