本文關(guān)鍵詞：基于D-K迭代法的改進(jìn)實(shí)用型H_∞主動懸架控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 主動懸架 H?最優(yōu)控制 D-K迭代法 行駛平順性 魯棒性能

【摘要】：作為車輛最重要的組成部分,懸架系統(tǒng)能夠在一定程度上隔離路面不平而引起的振動,保證輪胎與地面的接觸力,直接決定了駕乘者的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。被動懸架經(jīng)歷了近百年的歷史,如今已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。雖然不同的懸架形式各具特色,但基本都是建立在經(jīng)典的彈簧-阻尼器隔振系統(tǒng)基礎(chǔ)上的改良,相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)無法實(shí)時改變,隔振效果有限。主動懸架的興起突破了這個限制,系統(tǒng)中添加的作動器在中央控制器的作用下能夠?qū)β访娴恼駝雍蜎_擊做出主動反應(yīng),較好地抑制車體的振動。本文結(jié)合吉林省汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目“轎車慣性調(diào)控主動懸架研制開發(fā)”(項(xiàng)目編號:20112330),針對主動懸架的名義性能、魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能,在傳統(tǒng)的H?控制器基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種基于攝動空間D-K迭代法的改進(jìn)實(shí)用型H?主動懸架控制器(即性能優(yōu)良的低階輸出反饋?控制器)。并從時域和頻域兩個角度對比分析兩種電液伺服主動懸架控制策略,證明改進(jìn)方法的魯棒性和可實(shí)現(xiàn)性。對于傳統(tǒng)的H?控制器,文章首先從車輛操縱穩(wěn)定性、行駛平順性等角度出發(fā),兼顧車體機(jī)械約束條件,以整車七自由度數(shù)學(xué)模型為研究框架,建立狀態(tài)空間方程以及性能輸出方程;其次,引入基于人體振動敏感頻帶的舒適性評價標(biāo)準(zhǔn),將車輛的舒適性能作為優(yōu)化目標(biāo),并使用線性矩陣不等式法描述七自由度主動懸架的H?控制器設(shè)計(jì)問題;再次,對輸入輸出向量進(jìn)行頻域加權(quán),采用全狀態(tài)反饋和輸出反饋兩種方式設(shè)計(jì)基于名義模型的傳統(tǒng)H?控制器。對基于攝動空間D-K迭代法的改進(jìn)實(shí)用型H?主動懸架控制器,首先使用線性分式變換對系統(tǒng)的不確定參數(shù)進(jìn)行處理,充分考慮路面輸入干擾以及狀態(tài)信息獲取的噪聲干擾,建立含有攝動參數(shù)的閉環(huán)廣義控制對象的數(shù)學(xué)模型;引入?分析和?綜合等相關(guān)的數(shù)學(xué)理論,從小增益定理、系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性定理和魯棒性能定理出發(fā),以D-K迭代法為手段針對七自由度主動懸架的攝動模型,完成改進(jìn)實(shí)用型H?控制器狀態(tài)反饋和輸出反饋的設(shè)計(jì);最后采用Hankel范數(shù)最優(yōu)降階法對設(shè)計(jì)的高階改進(jìn)實(shí)用型H?控制器進(jìn)行降階,增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和可實(shí)現(xiàn)性。在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié),利用Matlab/Simulink軟件對懸架系統(tǒng)進(jìn)行建模,以脈沖路面和隨機(jī)路面輪廓輸入作為激勵,針對狀態(tài)反饋和輸出反饋兩種形式,分別將被動懸架、針對名義模型設(shè)計(jì)的H?控制器、針對攝動模型設(shè)計(jì)的改進(jìn)實(shí)用型H?控制器進(jìn)行時域和頻域?qū)Ρ确治?以驗(yàn)證改進(jìn)實(shí)用型H?控制器的有效性。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),從機(jī)械系統(tǒng),液壓系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)三個角度來介紹主動懸架平臺:包括車架的設(shè)計(jì),執(zhí)行器的安裝,主動、被動切換原理,以及重要電路設(shè)計(jì)。在脈沖路面工況下分別對被動懸架、針對名義模型設(shè)計(jì)的H?控制器、針對攝動模型設(shè)計(jì)的改進(jìn)實(shí)用型H?控制器進(jìn)行汽車平順性試驗(yàn),并使用振動測量波譜儀檢測車體的加速度信號狀態(tài)。從而驗(yàn)證基于攝動空間D-K迭代法的改進(jìn)實(shí)用型H?控制器(低階輸出反饋?控制器),在車輛乘坐舒適性、魯棒性以及可實(shí)現(xiàn)性方面具有突出的表現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：主動懸架 H?最優(yōu)控制 D-K迭代法 行駛平順性 魯棒性能
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 懸架系統(tǒng)概述11-14
• 1.2.1 懸架功能及組成11-12
• 1.2.2 懸架分類12-14
• 1.3 主動懸架國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-19
• 1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 主動懸架控制策略發(fā)展16-18
• 1.3.3 主動懸架發(fā)展趨勢18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及目標(biāo)19-22
• 第2章 懸架動力學(xué)模型的建立22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 懸架系統(tǒng)性能要求22-24
• 2.2.1 車輛行駛平順性22-23
• 2.2.2 汽車行駛安全性和機(jī)械約束23-24
• 2.3 懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型建立24-33
• 2.3.1 隨機(jī)路面模型的建立24-27
• 2.3.2 整車七自由度系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模27-31
• 2.3.3 性能輸出方程的建立31-33
• 2.4 液壓缸-伺服閥數(shù)學(xué)模型分析33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 基于線性矩陣不等式的傳統(tǒng)H_∞控制器設(shè)計(jì)36-52
• 3.1 線性矩陣不等式相關(guān)理論36-39
• 3.1.1 LMI概述36-37
• 3.1.2 相關(guān)重要引理及定理37-38
• 3.1.3 系統(tǒng)H_∞ 范數(shù)及性能引理38-39
• 3.2 H_∞ 控制器設(shè)計(jì)問題描述39-46
• 3.2.1 輸入輸出向量頻域加權(quán)函數(shù)的討論40-42
• 3.2.2 狀態(tài)反饋H_∞控制器設(shè)計(jì)42-44
• 3.2.3 輸出反饋H_∞控制器設(shè)計(jì)44-46
• 3.3 高階控制器的降階46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第4章 基于D-K迭代法的改進(jìn)實(shí)用型H_∞控制器設(shè)計(jì)52-68
• 4.1 不確定模型的m分析和m綜合52-55
• 4.2 基于線性分式變換的參數(shù)不確定性分析55-65
• 4.2.1 含有參數(shù)不確定性的主動懸架數(shù)學(xué)模型55-61
• 4.2.2 廣義控制對象狀態(tài)/輸出反饋的假設(shè)61-65
• 4.3 慣性調(diào)控獲取狀態(tài)信息原理65-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第5章 主動懸架仿真實(shí)驗(yàn)68-86
• 5.1 狀態(tài)反饋H_∞及改進(jìn)型H_∞控制器頻域仿真實(shí)驗(yàn)68-74
• 5.1.1 兩種控制器魯棒穩(wěn)定性對比分析70-71
• 5.1.2 兩種控制器名義性能、魯棒性能對比分析71-74
• 5.2 輸出反饋H_∞及改進(jìn)型H_∞控制器頻域仿真實(shí)驗(yàn)74-78
• 5.2.1 改進(jìn)實(shí)用型H_∞輸出反饋控制器的降階74-75
• 5.2.2 兩種輸出反饋控制器頻域?qū)Ρ?/span>75-78
• 5.3 主動、被動懸架時域?qū)Ρ确治?/span>78-85
• 5.3.1 狀態(tài)反饋主動、被動懸架時域?qū)Ρ?/span>78-81
• 5.3.2 輸出反饋主動、被動懸架時域?qū)Ρ?/span>81-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 第6章 主動懸架試驗(yàn)平臺的搭建及路面實(shí)驗(yàn)86-96
• 6.1 主動懸架試驗(yàn)平臺機(jī)械部分86-88
• 6.2 主動懸架試驗(yàn)平臺液壓系統(tǒng)及電路設(shè)計(jì)88-92
• 6.2.1 主動懸架液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)88-89
• 6.2.2 信號采集及主要電路模塊設(shè)計(jì)89-92
• 6.3 主動懸架路面實(shí)驗(yàn)92-95
• 6.3.1 路面實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作92-93
• 6.3.2 主動、被動懸架路面實(shí)驗(yàn)對比分析93-95
• 6.4 本章小結(jié)95-96
• 第7章 結(jié)論與展望96-100
• 7.1 全文總結(jié)及主要研究結(jié)果96-98
• 7.1.1 本文所完成的主要研究工作96-97
• 7.1.2 研究工作獲得的主要結(jié)論97-98
• 7.2 研究工作展望98-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104

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