本文關鍵詞：基于D-K迭代法的改進實用型H_∞主動懸架控制策略研究

  更多相關文章： 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。被動懸架經歷了近百年的歷史,如今已經發(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典的彈簧-阻尼器隔振系統基礎上的改良,相關設計參數無法實時改變,隔振效果有限。主動懸架的興起突破了這個限制,系統中添加的作動器在中央控制器的作用下能夠對路面的振動和沖擊做出主動反應,較好地抑制車體的振動。本文結合吉林省汽車產業(yè)發(fā)展專項資金項目“轎車慣性調控主動懸架研制開發(fā)”(項目編號:20112330),針對主動懸架的名義性能、魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能,在傳統的H?控制器基礎上,設計一種基于攝動空間D-K迭代法的改進實用型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,證明改進方法的魯棒性和可實現性。對于傳統的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),兼顧車體機械約束條件,以整車七自由度數學模型為研究框架,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準,將車輛的舒適性能作為優(yōu)化目標,并使用線性矩陣不等式法描述七自由度主動懸架的H?控制器設計問題;再次,對輸入輸出向量進行頻域加權,采用全狀態(tài)反饋和輸出反饋兩種方式設計基于名義模型的傳統H?控制器。對基于攝動空間D-K迭代法的改進實用型H?主動懸架控制器,首先使用線性分式變換對系統的不確定參數進行處理,充分考慮路面輸入干擾以及狀態(tài)信息獲取的噪聲干擾,建立含有攝動參數的閉環(huán)廣義控制對象的數學模型;引入?分析和?綜合等相關的數學理論,從小增益定理、系統魯棒穩(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,完成改進實用型H?控制器狀態(tài)反饋和輸出反饋的設計;最后采用Hankel范數最優(yōu)降階法對設計的高階改進實用型H?控制器進行降階,增強系統的可靠性和可實現性。在計算機仿真環(huán)節(jié),利用Matlab/Simulink軟件對懸架系統進行建模,以脈沖路面和隨機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、針對名義模型設計的H?控制器、針對攝動模型設計的改進實用型H?控制器進行時域和頻域對比分析,以驗證改進實用型H?控制器的有效性。在實驗環(huán)節(jié),從機械系統,液壓系統以及電控系統三個角度來介紹主動懸架平臺:包括車架的設計,執(zhí)行器的安裝,主動、被動切換原理,以及重要電路設計。在脈沖路面工況下分別對被動懸架、針對名義模型設計的H?控制器、針對攝動模型設計的改進實用型H?控制器進行汽車平順性試驗,并使用振動測量波譜儀檢測車體的加速度信號狀態(tài)。從而驗證基于攝動空間D-K迭代法的改進實用型H?控制器(低階輸出反饋?控制器),在車輛乘坐舒適性、魯棒性以及可實現性方面具有突出的表現。
【關鍵詞】：主動懸架 H?最優(yōu)控制 D-K迭代法 行駛平順性 魯棒性能
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 主動懸架國內外研究現狀及發(fā)展趨勢14-19
• 1.3.1 國內外研究現狀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 本文主要研究內容及目標19-22
• 第2章 懸架動力學模型的建立22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 懸架系統性能要求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械約束23-24
• 2.3 懸架系統動力學模型建立24-33
• 2.3.1 隨機路面模型的建立24-27
• 2.3.2 整車七自由度系統數學建模27-31
• 2.3.3 性能輸出方程的建立31-33
• 2.4 液壓缸-伺服閥數學模型分析33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第3章 基于線性矩陣不等式的傳統H_∞控制器設計36-52
• 3.1 線性矩陣不等式相關理論36-39
• 3.1.1 LMI概述36-37
• 3.1.2 相關重要引理及定理37-38
• 3.1.3 系統H_∞ 范數及性能引理38-39
• 3.2 H_∞ 控制器設計問題描述39-46
• 3.2.1 輸入輸出向量頻域加權函數的討論40-42
• 3.2.2 狀態(tài)反饋H_∞控制器設計42-44
• 3.2.3 輸出反饋H_∞控制器設計44-46
• 3.3 高階控制器的降階46-50
• 3.4 本章小結50-52
• 第4章 基于D-K迭代法的改進實用型H_∞控制器設計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不確定性分析55-65
• 4.2.1 含有參數不確定性的主動懸架數學模型55-61
• 4.2.2 廣義控制對象狀態(tài)/輸出反饋的假設61-65
• 4.3 慣性調控獲取狀態(tài)信息原理65-67
• 4.4 本章小結67-68
• 第5章 主動懸架仿真實驗68-86
• 5.1 狀態(tài)反饋H_∞及改進型H_∞控制器頻域仿真實驗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_∞及改進型H_∞控制器頻域仿真實驗74-78
• 5.2.1 改進實用型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對比75-78
• 5.3 主動、被動懸架時域對比分析78-85
• 5.3.1 狀態(tài)反饋主動、被動懸架時域對比78-81
• 5.3.2 輸出反饋主動、被動懸架時域對比81-85
• 5.4 本章小結85-86
• 第6章 主動懸架試驗平臺的搭建及路面實驗86-96
• 6.1 主動懸架試驗平臺機械部分86-88
• 6.2 主動懸架試驗平臺液壓系統及電路設計88-92
• 6.2.1 主動懸架液壓系統設計88-89
• 6.2.2 信號采集及主要電路模塊設計89-92
• 6.3 主動懸架路面實驗92-95
• 6.3.1 路面實驗準備工作92-93
• 6.3.2 主動、被動懸架路面實驗對比分析93-95
• 6.4 本章小結95-96
• 第7章 結論與展望96-100
• 7.1 全文總結及主要研究結果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論97-98
• 7.2 研究工作展望98-100
• 參考文獻100-104
• 致謝104

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