本文關鍵詞：基于路面識別的車輛半主動懸架控制研究

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【摘要】：可控懸架系統(tǒng)的概念在近四十年間得到了廣泛的關注。半主動懸架作為可控懸架系統(tǒng)中的重要研究方向,具有功率消耗低、改裝難度較小以及平順性改善程度與主動懸架系統(tǒng)相近的特點,已較多地應用于高端量產(chǎn)乘用車輛中。半主動懸架控制在本質(zhì)上是動行程約束下以平順性和操縱穩(wěn)定性加權組合為目標函數(shù)的多目標動態(tài)優(yōu)化問題。針對平順性與操縱穩(wěn)定性的本質(zhì)矛盾,如何選取優(yōu)化問題中的目標函數(shù)成為了當前半主動懸架研究中的難點。本文首先將此難點其歸納為四個問題,之后圍繞這些問題,以路面識別為手段,進行了半主動懸架系統(tǒng)控制算法研究,并對四個問題進行了逐一解答。具體研究內(nèi)容包括:針對半主動懸架系統(tǒng)的性能矛盾問題,選取當前最具有代表性的五種典型算法進行了性能仿真分析。提出了修正的可調(diào)阻尼減振器延時模型,對不同延時下半主動控制算法性能進行了綜合分析,根據(jù)半主動懸架系統(tǒng)中乘坐舒適性與操縱穩(wěn)定性兩者間的矛盾,提出了基于路面識別的車輛半主動懸架控制這一控制方法。針對路面識別問題,考慮到當前路面識別方法中依賴系統(tǒng)模型以及響應信息利用率不足的問題,提出了基于懸架系統(tǒng)響應的時域以及統(tǒng)計特征兩類全新的路面識別方法。其中時域識別方法將路面識別創(chuàng)新性地轉(zhuǎn)化為逆向模型識別問題,通過系統(tǒng)辨識的方式實現(xiàn)路面輸入的高精度識別,進而針對信號噪聲問題,提出了ANFIS-GMDH建模方法,提升了染噪系統(tǒng)識別精度。路面統(tǒng)計特征識別方法基于不同激勵產(chǎn)生響應的時頻差異進行,并分別通過仿真以及臺架實驗的方式進行了算法驗證。所提出的路面識別方法為半主動懸架控制施加提供了基礎。針對如何將路面信息與車輛半主動懸架控制相結合這一問題,提出了基于路面統(tǒng)計特征的混合懸架控制以及基于路面時域信息的模型預測控制兩種控制方法。根據(jù)路面統(tǒng)計特征,將車輛性能轉(zhuǎn)化為以控制參數(shù)為自變量的解析表達式,采用NSGA-II算法對此多目標優(yōu)化問題(MOOP)進行求解,實現(xiàn)了基于路面統(tǒng)計特征信息的車輛半主動懸架混合控制,解決了混合控制參數(shù)選取的問題;根據(jù)路面時域信息,采用混雜模型預測控制(Hybrid MPC)實現(xiàn)了四分之一車輛以及半車軸距預瞄控制,解決了半主動懸架中狀態(tài)以及輸出力約束問題。實現(xiàn)了路面識別與半主動懸架系統(tǒng)性能目標函數(shù)選取的有機結合。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33

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