【摘要】：坦克車輛常行駛于崎嶇不平的路面,過大的車體振動(dòng)將嚴(yán)重影響坦克車輛的作戰(zhàn)性能與戰(zhàn)場(chǎng)生存能力,因此對(duì)坦克車輛的振動(dòng)控制是一個(gè)重要的研究課題。智能懸架的使用可以使行駛穩(wěn)定,提高坦克的作戰(zhàn)性能。但目前對(duì)于智能懸架的研究多是基于線性的兩自由度懸架模型。由于坦克車輛所使用的扭桿懸架采用斜桿轉(zhuǎn)動(dòng)方式支承,從而導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)的幾何強(qiáng)非線性,其非線性隨機(jī)振動(dòng)控制具有不同于普通車輛的顯著特點(diǎn)。目前關(guān)于這類斜桿支承系統(tǒng)非線性隨機(jī)振動(dòng)的隨機(jī)最優(yōu)控制尚缺乏研究。因此基于這樣的背景,本文主要工作為:1考慮大變形下,坦克系統(tǒng)車體與車輪的垂直耦合運(yùn)動(dòng),建立兩自由度坦克模型及磁流變阻尼器的運(yùn)動(dòng)微分方程,再轉(zhuǎn)化為強(qiáng)非線性的耦合振動(dòng)方程;根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理建立HJB方程,考慮阻尼器僅能產(chǎn)生半主動(dòng)控制力以及所產(chǎn)生控制力的有界性,基于Bang-Bang控制策略設(shè)計(jì)半主動(dòng)反饋控制律;通過對(duì)于不同強(qiáng)度與車速的隨機(jī)路面激勵(lì)下系統(tǒng)半主動(dòng)控制與被動(dòng)控制響應(yīng)的比較,評(píng)估控制效果。另一方面,在實(shí)際控制系統(tǒng)中,從狀態(tài)測(cè)量到控制執(zhí)行的時(shí)滯對(duì)于反饋控制系統(tǒng)是不可避免的。對(duì)于控制系統(tǒng)的時(shí)滯,由τ秒(時(shí)滯時(shí)長(zhǎng))前的狀態(tài),確定當(dāng)前控制力,進(jìn)而分析控制時(shí)滯所帶來的影響。數(shù)值結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的反饋控制律可以大大降低坦克系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng),但控制時(shí)滯會(huì)使系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)控制效果降低。2對(duì)于所建立兩自由度坦克模型的非對(duì)稱非線性動(dòng)力學(xué)方程,發(fā)現(xiàn)其系統(tǒng)位移響應(yīng)中心偏離平衡位置。因此,針對(duì)這一特殊現(xiàn)象,構(gòu)造簡(jiǎn)化的單自由度系統(tǒng)方程,利用諧波平衡法研究其響應(yīng)的“零漂”現(xiàn)象,并利用龍格庫(kù)塔法驗(yàn)證該方法解的準(zhǔn)確性,最終探究“零漂”產(chǎn)生的原因。數(shù)值結(jié)果表明:響應(yīng)“零漂”產(chǎn)生的原因主要在于系統(tǒng)方程中的非對(duì)稱項(xiàng),當(dāng)非對(duì)稱項(xiàng)消失,“零漂”現(xiàn)象也隨之消失。3對(duì)于系統(tǒng)參數(shù)的不確定性偏差,采用極大極小最優(yōu)控制作為魯棒控制策略,考慮不確定參數(shù)與阻尼器控制力的有界性,根據(jù)最壞的系統(tǒng)來確定最優(yōu)控制以達(dá)到魯棒性;數(shù)值結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的半主動(dòng)極大極小有界控制律可以有效地降低不確定性非線性坦克系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng),且控制效果具有很好的魯棒性。4對(duì)于非線性坦克系統(tǒng)具有噪聲觀測(cè)的最優(yōu)有界控制問題,考慮觀測(cè)噪聲的影響與阻尼器控制力的有界性,先基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器,確定最優(yōu)估計(jì)狀態(tài),再對(duì)估計(jì)方程,由動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理確定動(dòng)態(tài)規(guī)劃方程,進(jìn)而確定最優(yōu)半主動(dòng)控制律;數(shù)值結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的部分可觀測(cè)非線性系統(tǒng)最優(yōu)控制策略具有很好的控制效果與魯棒性。
【圖文】：

的作戰(zhàn)性能與戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，因此對(duì)坦克車輛的振動(dòng)控制是一個(gè)重要的研究課逡逑題。由路面不平度所引起的對(duì)坦克車體的沖擊和振動(dòng)主要通過懸架系統(tǒng)進(jìn)行傳遞逡逑和衰減。目前大多數(shù)坦克主要采用扭桿式半獨(dú)立懸架，如圖１．１所示，它的核心逡逑部件是一根金屬扭桿，其一端固定在車體里，另一端連接到平衡軸上，負(fù)重輪的逡逑重量載荷通過平衡軸使金屬扭桿產(chǎn)生扭矩，從而獲得支撐力。逡逑ｓｃ：：．１邐＇逡逑圖１．１某坦克扭桿懸架裝置［百度圖片］逡逑先進(jìn)的懸架技術(shù)可以使行駛平穩(wěn)，提高坦克作戰(zhàn)性能。傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架，彈逡逑簧剛度和阻尼系數(shù)是固定不變的，減振效果有限。雖然通過優(yōu)化可以提高懸架性逡逑能？１１】，但對(duì)于不同車速，不同路面結(jié)果要求不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這就限制了其實(shí)逡逑際應(yīng)用。２０世紀(jì)６０年代，開始研究由外部提供能源，采用液壓伺服器作為主動(dòng)力逡逑發(fā)生器的主動(dòng)懸架。懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼特性能根據(jù)汽車的行駛條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)逡逑自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)。主動(dòng)懸架的性能相比于被動(dòng)懸逡逑架有顯著的提高

廣闊的應(yīng)用前景和開發(fā)價(jià)值。逡逑１．２車輛智能懸架研究狀況逡逑兩自由度的智能懸架模型如圖１．２所示，，其中，為車體質(zhì)量，為車輪質(zhì)逡逑量，ｔ為輪胎的剛度系數(shù)，慫為并聯(lián)彈簧的剛度系數(shù)。ｃｃ為被動(dòng)控制阻尼系數(shù)，逡逑為控制力。當(dāng)不考慮彈簧的預(yù)壓縮量時(shí)，Ｗｃ，邋＆都是相對(duì)于平衡位置的位移量，逡逑＞為相對(duì)于路面基準(zhǔn)線的絕對(duì)位移，系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程為：逡逑ｍｃｕｃ邋＋邋ｋｃ（ｕｃ邋－ｕｊ邋＋邋ｃｃ（ｕｃ邋－ｕＪ邋＝邋Ｕ逡逑（１．１）逡逑＋邋ｋＫ邋（ｕｗ－ｙｒ）－ｃｃ（ｕｃ－ｕｊ－ｋｃ邋｛ｕｃ邋－ｕｊ＾－ｕ逡逑ｕｃ逡逑ｍｅ逡逑Ｃｃ邋Ｍ邋Ｕ逡逑￣邐｜邋ｔ邋＾逡逑ｍｗ逡逑ｋｗ逡逑邐ｘ邋ｃ逡逑路面基準(zhǔn)線逡逑圖１．２兩自由度智能懸架系統(tǒng)逡逑對(duì)于反饋控制律的設(shè)計(jì)，即如何根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)與參數(shù)確定控制力ｔ／，是智能逡逑懸架研究的重點(diǎn)。逡逑Ｃｒｏｓｂｙ等［ｎ］基于最優(yōu)控制理論提出天棚阻尼控制模型（Ｓｋｙ－ｈｏｏｋ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ），其逡逑主要假想實(shí)在車體與固定天棚之間安裝阻尼原件，進(jìn)而抑制車體振動(dòng)。但是這一逡逑假想在現(xiàn)實(shí)中是無法實(shí)現(xiàn)的，因而，￡１１１１？＾等［｜４］在車體與車輪之間加裝可調(diào)減振逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TJ811

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本文編號(hào)：2667940