與傳統(tǒng)的被動、半主動懸架相比,汽車主動懸架在車身與車輪之間安裝了主動控制力的發(fā)生裝置——作動器,這能更好的改善汽車乘坐的舒適性和安全性。主動懸架具有欠驅(qū)動特性,即控制輸入個數(shù)小于需要控制的自由度數(shù),存在隨時間變化的不確定性和非線性特性,需要在復(fù)雜的行駛工況下降低簧載質(zhì)量的振動,同時滿足懸架動行程和輪胎動位移的邊界限制。因此其控制方法的設(shè)計具有較大的挑戰(zhàn)性。本文針對1/4汽車主動懸架中控制方法的設(shè)計問題,開展了理論研究和試驗驗證,旨在對主動懸架的開發(fā)提供方法的支持。主要研究工作歸納如下:（1）建立了基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型,分析了簡化的二自由度懸架模型和1/4汽車懸架模型的動力學(xué)響應(yīng),驗證了兩種模型的等效關(guān)系。基于二自由度懸架模型,考慮了懸架彈簧剛度和減振器阻尼的非線性特性,建立了非線性二自由度主動懸架模型。將主動懸架的控制目標(biāo)表示為簧載質(zhì)量位移的完整和非完整等式約束（軟約束）,提出了主動懸架的等式約束跟隨控制,并分析了約束跟隨控制下主動懸架的穩(wěn)定性。通過MATLAB/Simulink平臺和Quanser主動懸架試驗臺,得到了無控制、線性二次控制（Linear quadratic ... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

被動懸架、半主動

第一章緒論3于主動懸架，未見相關(guān)文獻(xiàn)報道提出一種控制方法，同時能夠處理較大的非匹配不確定性和較為復(fù)雜的簧載質(zhì)量位移約束的控制問題。綜上分析，本課題的研究目標(biāo)在于：1)考慮主動懸架中彈簧剛度和減振器阻尼的非線性特性，不采用對懸架進(jìn)行線性化或者消除懸架中非線性特性的方式進(jìn)行設(shè)計控制方法，從而擴(kuò)展了主動懸架的應(yīng)用范圍；2)針對非線性懸架模型，將汽車乘坐舒適性的控制目標(biāo)表示為完整或非完整等式約束，利用所設(shè)計的控制方法處理等式約束跟隨控制問題，同時滿足懸架動行程和輪胎動位移的邊界限制(不等式約束)，從而改善主動懸架的綜合性能；3)在考慮懸架彈簧剛度、減振器阻尼和控制輸入的有界不確定性基礎(chǔ)上，所設(shè)計的控制方法也能夠處理主動懸架系統(tǒng)中存在的較大且有界的簧載質(zhì)量和外界干擾的非匹配不確定性，并保證系統(tǒng)能夠在有限時間內(nèi)滿足完整或非完整約束條件，從而提高主動懸架的穩(wěn)定性和實用性。1.2汽車懸架研究現(xiàn)狀圖1-1為被動懸架、半主動懸架和主動懸架的示意圖。圖1-1(a)為被動懸架的示意圖，減振器和懸架彈簧安裝在簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間；圖1-1(b)為半主動懸架的示意圖，可調(diào)阻尼的減振器和懸架彈簧安裝在簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間；圖1-1(c)為主動懸架的示意圖，作動器、減振器和懸架彈簧安裝在簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間，作動器為控制力的發(fā)生裝置。(a)被動懸架(b)半主動懸架(c)主動懸架圖1-1被動懸架、半主動懸架和主動懸架的示意圖被動懸架系統(tǒng)具有價格便宜、結(jié)構(gòu)可靠和設(shè)計簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中低端汽車上。被動懸架系統(tǒng)中，減振器的阻尼和懸架彈簧剛度是不可調(diào)的，不隨路面情況而變化，可以滿足在大多數(shù)路面下衰減簧載質(zhì)量振動，保證車輪與路面之間的接觸，確保懸

華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文61車輪；2轉(zhuǎn)向節(jié)；3減振器；4簧載質(zhì)量；5上控制臂；6懸架彈簧；7下控制臂圖1-2基于雙橫臂懸架的1/4汽車模型但是，基于雙橫臂懸架的1/4汽車模型的動力學(xué)方程(微分代數(shù)方程)比較復(fù)雜，通常用于分析傳統(tǒng)的被動懸架系統(tǒng)的舒適性和安全性，不適合用于主動懸架的控制方法研究。為了便于主動懸架控制方法的設(shè)計，國外有研究人員簡化了基于雙橫臂懸架的1/4汽車模型，提出了等效二自由度懸架模型。等效二自由度懸架模型屬于二自由度懸架模型，兩者的區(qū)別是模型中使用的質(zhì)量、剛度和阻尼參數(shù)不一樣。(2)等效二自由度懸架模型Kim等人[34]和Chen等人[35]提出了等效二自由度懸架模型，并將其作為主動懸架的控制模型。根據(jù)基于雙橫臂懸架的1/4汽車模型和等效二自由度懸架模型中的動力學(xué)響應(yīng)相等，利用最小二乘法辨識等效二自由度懸架模型中質(zhì)量、剛度和阻尼。研究結(jié)果表明：當(dāng)作動器的控制力為零時，基于雙橫臂懸架的1/4汽車模型和等效二自由度懸架模型的動力學(xué)響應(yīng)基本一致，兩種模型可以等效。另外，文獻(xiàn)[34]和[35]中也研究了等效二自由度懸架模型和基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型的動力學(xué)響應(yīng)。研究結(jié)果表明，等效二自由度懸架模型中質(zhì)量、剛度和阻尼分別近似等于基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型中相對應(yīng)的參數(shù)；懸架幾何結(jié)構(gòu)對所研究的基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型的動力學(xué)響應(yīng)影響不大。由于目前市場上大部分乘用車的前懸架都采用麥弗遜懸架且其結(jié)構(gòu)簡單，因此基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型被廣泛深入的研究。(3)基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型Fallah等人[36]建立了基于麥弗遜懸架的1/4汽車模型，其結(jié)構(gòu)的示意圖如圖1-3所示。該模型由控制臂、彈簧減振器、簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量連接而成；控制臂的一端通

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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[3]基于電液伺服主動懸架的車身位姿穩(wěn)定性控制研究[D]. 董緒斌.吉林大學(xué) 2017
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[5]車輛電磁主動懸架魯棒控制研究[D]. 張勇超.上海交通大學(xué) 2012



本文編號：3499294