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车辆半主动悬架智能控制方法研究现状

机床与液压 2021年第1期49卷 169-174页

作者：徐明黄庆生李刚华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013 华东交通大学南昌市车辆智能装备与控制重点实验室江西南昌330013

车辆悬架是整个车辆系统中的重要组成之一,其主要作用是将来自地面的力和力矩传递给车身,同时减少路面激励对车架的冲击载荷,从而抑制车辆行驶中的不规则运动。由于车辆半主动悬架结构简单,无需外界的能量输入,而且可以取得和主动悬架... 详细信息

车辆悬架是整个车辆系统中的重要组成之一,其主要作用是将来自地面的力和力矩传递给车身,同时减少路面激励对车架的冲击载荷,从而抑制车辆行驶中的不规则运动。由于车辆半主动悬架结构简单,无需外界的能量输入,而且可以取得和主动悬架近似的功能,具有广阔的发展前景,因而车辆半主动悬架系统的研究日益兴起,其中研究的重点之一是半主动控制方法的研究,围绕车辆半主动悬架的控制方法包括现代控制方法、智能控制方法等进行论述,并介绍了课题组车辆悬架半主动控制的研究情况。相关的分析和结论可为车辆半主动悬架的进一步研究提供一定理论参考和指导。

关键词：车辆半主动悬架半主动控制智能控制

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车辆半主动悬架联合仿真研究

机械设计与制造 2010年第12期 200-202页

作者：朱华汽车管理学院装备技术系蚌埠233011

利用多体动力学软件ADAMS建立了悬架的机械系统模型,运用MATLAB设计了基于模糊算法的半主动悬架控制器,基于ADAMS/View和Matlab/Simulink对半主动悬架进行了联合仿真。仿真结果表明,基于模糊控制的半主动悬架能够很好地降低车身加速度... 详细信息

利用多体动力学软件ADAMS建立了悬架的机械系统模型,运用MATLAB设计了基于模糊算法的半主动悬架控制器,基于ADAMS/View和Matlab/Simulink对半主动悬架进行了联合仿真。仿真结果表明,基于模糊控制的半主动悬架能够很好地降低车身加速度、悬架动挠度及车轮动位移,较大地改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

关键词：车辆半主动悬架仿真研究半主动悬架控制器 Matlab/Simulink 多体动力学软件机械系统模型 MATLAB 行驶平顺性车身加速度操纵稳定性 ADAMS/View 模糊算法模糊控制联合仿真仿真结果动位移动挠度设计车轮

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基于模糊PID的车辆半主动悬架系统研究

现代信息科技 2019年第14期3卷 144-146页

作者：杨惠三门峡职业技术学院

车辆半主动悬架系统是一个多自由度非线性系统,其主要性能指标分别为:车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷,其中最能反映车身振动特性的是车身的加速度。本文研究车身在垂直方向的加速度,针对车辆半主动悬架系统建立二自由度1/4半主动... 详细信息

车辆半主动悬架系统是一个多自由度非线性系统,其主要性能指标分别为:车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷,其中最能反映车身振动特性的是车身的加速度。本文研究车身在垂直方向的加速度,针对车辆半主动悬架系统建立二自由度1/4半主动悬架模型,并设计模糊PID控制器,使用MATLAB仿真软件对模糊PID控制的半主动悬架系统进行仿真,仿真结果表明,模糊PID控制的半主动悬架系统可以有效降低车身加速度、悬架动挠度和轮胎动行程,并且可以大大提高车辆行驶时的平顺性和稳定性。

关键词：模糊控制 PID 车辆半主动悬架 MATLAB

基于MRD的1/4车辆半主动悬架系统混合控制研究

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基于MRD的1/4车辆半主动悬架系统混合控制研究

作者：刘前结华东交通大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展和高速公路网的大量兴建,加上国家多举措扶持汽车产业,我国汽车工业发展迅猛,但伴随的是人们对汽车的总体性能要求越来越高。车辆悬架系统作为汽车行驶系统的重要组成部分,其性能发挥好坏会对汽车的平顺性、操纵... 详细信息

随着我国经济的快速发展和高速公路网的大量兴建,加上国家多举措扶持汽车产业,我国汽车工业发展迅猛,但伴随的是人们对汽车的总体性能要求越来越高。车辆悬架系统作为汽车行驶系统的重要组成部分,其性能发挥好坏会对汽车的平顺性、操纵稳定性及行驶安全性等多种使用性能造成直接影响。采用磁流变阻尼器(MRD)的半主动悬架系统具有响应迅速、输出阻尼力大且顺逆连续可调、动态范围广以及耗能较低等优良特点,在大多数情况下具有与主动悬架相近的性能,目前已受到学术界与工业界的广泛关注。但磁流变半主动悬架技术还未成熟完善,许多理论与实际应用问题仍需要进一步研究。为此,本文主要针对磁流变1/4车辆半主动悬架系统设计中的MRD力学建模与半主动控制算法两方面以及磁流变车辆半主动悬架动力特性进行理论研究与数值仿真分析,主要研究内容包括:(1)磁流变车辆半主动悬架研究意义及现状。阐述了磁流变车辆半主动悬架系统研究的重要意义,回顾了MRD在车辆悬架、座椅悬架以及其它悬架系统中的应用进展,并综述了磁流变液与磁流变半主动悬架控制策略的研究现状与存在的问题,最后针对以上问题提出了本文将要开展的主要工作。(2)MRD的力学建模。MRD作为车辆半主动悬架系统的出力装置,建立一种简单有效的MRD力学模型是磁流变车辆半主动悬架系统设计的关键任务之一。由于MRD的阻尼特性呈现出较强的非线性滞回特性,这使得建立准确的阻尼器力学模型比较困难。本文对目前已有的各种MRD力学模型进行了详细综述,分析了各种MRD建模的特点,并讨论了目前MRD建模研究中还有待解决的问题。利用INSTRON试验系统对课题组加工的MRD进行了力学特性测试,获得其示功特性与速度特性。在此基础上提出了考虑剪切稀化与惯性效应等现象的可调Sigmoid模型,并采用最小二乘法对该模型与改进双曲正切模型进行了参数辨识,通过仿真与试验数据对比结果表明上述两者模型均能较好地描述MRD的滞回力学特性。(3)磁流变车辆半主动悬架动力模型的建立及其参数影响分析。建立了1/4车辆悬架动力学模型,提出一种百分比斜率均方根值作为参数影响程度的评价方法,从而利用剪切阀式MRD的Bingham本构力学模型分析了缸体内径D、活塞杆直径d、活塞直径d、活塞有效长度L、线圈匝数N和磁流变液表观粘度η对车辆悬架减振效果的影响,同时分析MRD磨损对车辆悬架减振效果的影响。建立并验证了随机路面输入时域模型,并通过数值仿真研究分析了不同行驶车速、路面不平度以及悬架参数对车辆悬架减振效果的影响,为下一步的磁流变车辆半主动悬架混合控制设计提供了理论基础。(4)磁流变车辆半主动悬架的混合控制策略研究。磁流变车辆半主动悬架系统设计的另一核心任务则是建立合适的控制算法,其中复合控制策略通过集成多种控制方法的优势来综合提高系统的控制性能,已成为磁流变车辆半主动悬架控制系统的热点研究方向。本文在分析天棚阻尼主动控制、地棚阻尼主动控制与混合阻尼控制策略的控制特性基础上,设计了一种不需要建立MRD逆模型的混合阻尼模糊电流控制策略,实现了对MRD等效阻尼系数的连续可调与阻尼分配系数的自动调节,该控制器直接输出控制电流至MRD的可调Sigmoid模型中。同时本文基于MRD的另一力学模型-改进双曲正切模型,还提出一种Fuzzy-PID与模糊控制混合(HFFPID)的新型控制器,通过该控制输出得到期望阻尼控制力,再经过约束逆模型获得控制电流。在此基础上,通过数值仿真分析了采用以上控制策略的磁流变车辆半主动悬架分别在冲击路面、正弦路面与随机路面激励下的悬架动态响应,验证所提控制方法的有效性。

关键词：车辆半主动悬架磁流变阻尼器力学模型减振效果混合阻尼模糊电流控制 HFFPID控制

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基于粒子群算法的双时滞半主动悬架控制研究

广西大学学报（自然科学版） 2016年第5期41卷 1368-1376页

作者：瞿育文任传波周继磊马宝忠山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

针对四自由度半车悬架控制模型,提出一种基于双时滞反馈优化控制的车辆半主动悬架控制方法。引入时滞减振控制技术,应用时滞动力吸振器的减振机理和振动系统的幅频特性,建立基于车身加速度和俯仰加速度的统一目标函数,利用粒子群优化算... 详细信息

针对四自由度半车悬架控制模型,提出一种基于双时滞反馈优化控制的车辆半主动悬架控制方法。引入时滞减振控制技术,应用时滞动力吸振器的减振机理和振动系统的幅频特性,建立基于车身加速度和俯仰加速度的统一目标函数,利用粒子群优化算法快速寻优特点获取最优时滞反馈控制参数,并在Matlab/Simulink环境下对悬架系统仿真。仿真结果显示:在随机激励下,双时滞反馈控制通过优化调节双时滞控制参数可以减小车身垂直加速度和俯仰加速度,相应的均方根值比被动悬架分别降低15.10%和22.48%,车身振动得到有效衰减。研究结果表明考虑时滞的车辆悬架模型不仅提高了模型建模精度,双时滞反馈控制更有效提高悬架的减振效果,改善车辆行驶平顺性,为半主动悬架控制系统设计提供了理论依据,具有一定的应用价值。

关键词：车辆半主动悬架时滞反馈控制统一目标函数法粒子群优化算法(PSO)

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汽车半主动悬架状态监测系统设计

汽车半主动悬架状态监测系统设计

作者：陈永昌西安工业大学

学位级别：硕士

随着汽车科技的发展与人们生活质量的改善,车辆驾驶舒适度、可操控性及稳定性越来越受到人们的关注。车辆悬架是车身与车轮间的传力装置,决定了车辆驾驶的舒适性及操纵稳定性,直接影响着车辆行驶性能。被动悬架参数固定不可改变;主动悬... 详细信息

随着汽车科技的发展与人们生活质量的改善,车辆驾驶舒适度、可操控性及稳定性越来越受到人们的关注。车辆悬架是车身与车轮间的传力装置,决定了车辆驾驶的舒适性及操纵稳定性,直接影响着车辆行驶性能。被动悬架参数固定不可改变;主动悬架可根据路面状态自动调节阻尼控制器,但工艺复杂成本高;半主动悬架结构上基于被动悬架实现了阻尼器可控,性能上接近主动悬架,成为汽车悬架行业的研究热点。车体质心垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动挠度及轮胎动载荷是影响车辆驾驶舒适性和可操控性的重要参数指标,车辆悬架控制精度取决于悬架性能参数准确获取。然而在实际环境应用中,由于车载微惯性敏感元件本身存在漂移和误差积累,对车辆悬架状态参数测量存在较大的误差或者无法直接测量车辆的悬架性能参数。为实现车辆悬架状态参数准确测量,提出了一种集成传感器测量的车辆状态估计算法对车辆悬架性能能参数进行估算。本文首先介绍车辆悬架状态估计理论及工作原理,推导了科里奥利效应公式,重点介绍了多传感器信息融合理论。为有效的捕捉半主动悬架系统的状态,合理配置汽车中的传感器分布,其中安装在车体质心处的惯性测量组合(IMU)与车辆半主动悬架两端的加速度计为所设计的悬架状态估计器提供角速度和加速度等容易获取的数据。根据车辆悬架系统的状态值与传感器的观测值建立了车辆半主动悬架状态估计器的状态方程与观测方程,构造扩展卡尔曼滤波估计器,对汽车半主动悬架动挠度、轮胎动载荷及车体的垂向俯仰侧倾加速度等性能参数进行估算。仿真实验结果表明,本文所提出的汽车半主动悬架状态估计器对车体垂向运动加速度、侧倾角加速度和俯仰角加速度及车轮动载荷的最大误差控制在标准有效值的10%以内,对悬架动挠度估算的最大误差控制在2mm以内,验证了该算法的有效性。其次搭建了车辆半主动悬架状态监测系统的软硬件平台。对于硬件平台的各个模块分别进行了介绍,软件方面重点分析了车辆半主动悬架状态监测的软件实现。为了测试悬架状态监测系统跨平台移植的可行性和可靠性,搭建了嵌入式实时测试平台,详细论述了Windows平台下Simulink/RTW生成可移植C代码的原理。最后,搭建汽车半主动悬架状态监测的实验系统,详细介绍了车辆悬架状态估计与计算的实现过程,解决了代码移值和调试中出现的所依赖库文件、交叉编译工具及不同平台文件格式不匹配等问题,成功实现了代码的跨平台移植和运行。系统测试结果表明,由分布于车体质心的惯性测量组合与悬架两端的加速度传感器组成,以飞凌OK6410微处理器和Linux 3.01实时操作系统为核心的汽车半主动悬架状态监测系统,可实现车辆悬架状态的实时估算,对于提高车辆半主动悬架控制器器的精确控制具有重要意义。

关键词：车辆半主动悬架扩展卡尔曼滤波悬架状态估计算法实时工作间(RTW)

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汽车半主动磁流变悬架的自适应相对控制研究

系统仿真学报 2011年第9期23卷 1951-1955页

作者：杨建伟孙守光刘海波北京建筑工程学院机电与汽车工程学院北京100044 北京交通大学机械与电子控制工程学院.北京100044 太原科技大学机械电子工程学院太原030024

为了提高汽车的运行平顺性和操纵稳定性,以磁流变减振器为控制对象,提出了采用自适应神经网络相对控制方法的半主动悬架系统。在试验测试和理论分析的基础上,通过数据拟合得到磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型,建立了基于该磁流... 详细信息

为了提高汽车的运行平顺性和操纵稳定性,以磁流变减振器为控制对象,提出了采用自适应神经网络相对控制方法的半主动悬架系统。在试验测试和理论分析的基础上,通过数据拟合得到磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型,建立了基于该磁流变减振器的半主动悬架模型,并用该模型进行了自适应神经网络相对控制方法的研究。以模拟道路谱作为输入,以车身俯仰角加速度和车辆悬架前、后侧弹簧的垂向变形量之差作为控制量,把车身质心垂向加速度、前后悬架动行程作为评价指标来进行仿真研究。仿真结果表明,设计的半主动悬架与被动悬架相比,其平顺性与稳定性均得到了良好的改善,且对运行工况的改变有一定的适应性,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。

关键词：车辆半主动悬架磁流变减振器自适应神经网络相对控制试验研究数值仿真

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汽车容积可调空气悬架系统鲁棒控制方法研究

汽车容积可调空气悬架系统鲁棒控制方法研究

作者：杨兵江苏科技大学

学位级别：硕士

悬架系统是影响车辆的舒适性和安全性的关键部件。相较于传统悬架,空气悬架能更好地实现减振效果,考虑到空气弹簧复杂的结构和对控制系统越来越高的要求,具有良好性能、低能耗、低成本的半主动空气悬架已成为学术界和工业界的关注对象... 详细信息

悬架系统是影响车辆的舒适性和安全性的关键部件。相较于传统悬架,空气悬架能更好地实现减振效果,考虑到空气弹簧复杂的结构和对控制系统越来越高的要求,具有良好性能、低能耗、低成本的半主动空气悬架已成为学术界和工业界的关注对象。本文以容积可调空气悬架为研究对象,研究了其振动特性及其控制问题:分析了容积可调空气弹簧的刚度随容积的关系;研究了模型参数摄动及外部扰动的影响;选取了符合条件的权函数;进行了μ分析和μ综合,解得μ综合鲁棒控制器兼顾稳定性和鲁棒性能。研究的主要内容如下:首先,提出了一种容积可调空气悬架,详细阐述了其原理模型、设计流程和工作方式。通过测量数据分析,建立了自由度1/4容积可调空气悬架车辆系统模型。其次,研究了模型参数摄动、外界干扰和传感器噪声对空气悬架系统的影响,筛选出影响其主要不确定性。应用线性分式变换,构建了参数摄动和外界干扰的容积可调空气悬架不确定模型,并实现了不确定模块从已知结构信息模型中的分离,选取了能满足参数实际变动范围的权函数。然后,建立了增广模型,应用Matlab软件μ工具箱,通过D-K迭代进行控制系统求解,实现μ综合鲁棒控制器的求解;随机路面建模,将求得的控制器用于主环控制,实现了 Simulink环境中控制回路的搭建,通过μ综合控制器与被动悬架和H∞控制器的对比仿真,验证了μ综合控制器能够满足鲁棒稳定性的要求。最后,结合控制工程开发流程,建立具有编写和修改程序功能的软硬件开发平台。考虑模拟信号和数字信号的传输过程,设计了接收模拟信号及模/数转换的模块,选取了满足运算性能要求的控制单元,开发了具备额定电压的后向通道;通过脱机操作,匹配了电子元器件,完成了硬件实验平台的组建。

关键词：车辆半主动悬架容积可调空气弹簧鲁棒控制 μ综合车辆舒适性

基于深度学习自适应卡尔曼滤波的路面不平度识别

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