本文關(guān)鍵詞：某轎車車身姿態(tài)半主動懸架最優(yōu)控制研究

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【摘要】：懸架是影響汽車乘坐舒適性的重要部件,傳統(tǒng)的被動懸架乘坐舒適性有限,且很難再有提升空間,而主動懸架功耗大、體積大、成本高,使其很難在轎車上普及,故近年來半主動懸架越來越受到車企的重視。本文以控制車身垂直、俯仰、側(cè)傾三個方向上的姿態(tài)為目的,采用最優(yōu)控制理論去研究實用有效的半主動懸架控制方法。具體研究內(nèi)容如下:(1)查閱相關(guān)文獻(xiàn),對電控懸架用于車身姿態(tài)的控制、半主動懸架中阻尼可調(diào)減振器以及半主動懸架的控制方法進(jìn)行了綜述。(2)搭建1/4車輛模型和路面模型,并建立基于1/4車輛模型的半主動懸架線性二次型最優(yōu)控制(LQR)模型進(jìn)行仿真,分析最優(yōu)控制中權(quán)重系數(shù)對車身質(zhì)心垂直加速度、懸架動撓度和車輪動載荷三個指標(biāo)的影響。(3)研究基于七自由度整車模型的LQR控制對車身姿態(tài)的控制,選取車身垂直加速度、俯仰角加速度和側(cè)傾角加速度為控制目標(biāo)計算性能指標(biāo)。最優(yōu)控制運用于實際需要知道車輛的全狀態(tài),如果這些狀態(tài)中包含絕對位移或者絕對角度等難以精確測量的量就難以使用LQR控制。本文對被控模型的狀態(tài)方程進(jìn)行一階求導(dǎo),變形后的狀態(tài)方程仍然符合最優(yōu)控制的標(biāo)準(zhǔn)形式,新的狀態(tài)方程再使用LQR控制能夠避免使用絕對位移和絕對角度,同時使控制量變?yōu)榭刂圃隽�。通過仿真分析出增量式的LQR控制具有良好的控制效果。最后,提出根據(jù)懸架變形量來自適應(yīng)調(diào)整增量式LQR控制中的權(quán)重系數(shù)的控制方法。(4)利用能夠提供精確整車模型的Car Sim軟件,針對不同工況對改進(jìn)的LQR控制作進(jìn)一步驗證。采用某實車的參數(shù)去設(shè)置整車模型。對實際的用于該車的磁流變減振器進(jìn)行臺架試驗,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)搭建磁流變減振器的查表模型用于仿真,并搭建旋轉(zhuǎn)拉伸曲面擬合的磁流變減振器的逆模型用于控制,逆模型根據(jù)理想阻尼力和減振器壓縮速率計算磁流變減振器的控制電流。通過對比被動懸架和裝有磁流變減振器的半主動懸架的仿真曲線,分析增量式LQR控制與自適應(yīng)增量式LQR控制的控制效果。(5)為了分析自適應(yīng)增量式LQR控制的實用性搭建控制器硬件在環(huán)試驗臺。硬件在環(huán)試驗臺主要包含上位機(jī)、d SPACE硬件板卡、集成了驅(qū)動器的控制器、電流采集模塊以及作為電路負(fù)載的磁流變減振器。首先,基于飛思卡爾單片機(jī)設(shè)計一款車身姿態(tài)控制器。然后,采用Buck電路和PID控制設(shè)計了一款帶電流反饋的磁流變減振器的驅(qū)動器,并通過試驗分析驅(qū)動器的響應(yīng)。最后,通過Car Sim RT軟件設(shè)置不同工況去實時仿真驗證控制方法的實用性。
【關(guān)鍵詞】：車輛工程 半主動懸架 車身姿態(tài) 最優(yōu)控制 仿真 硬件在環(huán)試驗
【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
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-27
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-26
• 1.2.1 車身姿態(tài)電控懸架研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 阻尼可調(diào)減振器研究現(xiàn)狀18-21
• 1.2.3 半主動懸架控制方法研究現(xiàn)狀21-26
• 1.3 本文研究的內(nèi)容26-27
• 第2章 1/4 車輛模型半主動懸架最優(yōu)控制仿真分析27-53
• 2.1 線性二次型最優(yōu)控制理論介紹27-29
• 2.2 1/4 車輛模型半主動懸架LQR最優(yōu)控制29-33
• 2.2.1 1/4 車輛模型29-31
• 2.2.2 1/4 車輛模型LQR最優(yōu)控制31-33
• 2.3 1/4 車輛模型半主動懸架LQR最優(yōu)控制仿真分析33-51
• 2.3.1 被動懸架阻尼系數(shù)對平順性影響分析33-38
• 2.3.2 1/4 車輛模型半主動懸架LQR最優(yōu)控制38-51
• 2.3.2.1 1/4 車輛LQR最優(yōu)控制仿真模型38-45
• 2.3.2.2 1/4 車輛LQR最優(yōu)控制仿真分析45-51
• 2.4 本章小結(jié)51-53
• 第3章 車身姿態(tài)半主動懸架的改進(jìn)LQR最優(yōu)控制方法53-65
• 3.1 車身姿態(tài)半主動懸架增量式LQR控制方法53-61
• 3.1.1 七自由度模型的狀態(tài)方程53-57
• 3.1.2 車身姿態(tài)半主動懸架增量式LQR控制方法57-58
• 3.1.3 車身姿態(tài)半主動懸架增量式LQR控制權(quán)重系數(shù)選取58-61
• 3.2 車身姿態(tài)半主動懸架自適應(yīng)增量式LQR控制方法61-64
• 3.3 本章小結(jié)64-65
• 第4章 車身姿態(tài)半主動懸架改進(jìn)LQR控制仿真65-83
• 4.1 車身姿態(tài)半主動懸架改進(jìn)LQR控制仿真平臺65-72
• 4.2 典型工況車身姿態(tài)半主動懸架改進(jìn)LQR控制仿真分析72-81
• 4.2.1 不同工況下改進(jìn)LQR控制仿真分析73-81
• 4.2.1.1 隨機(jī)不平工況仿真分析73-77
• 4.2.1.2 減速帶工況仿真分析77-79
• 4.2.1.3 緊急制動工況仿真分析79-80
• 4.2.1.4 魚鉤工況仿真分析80-81
• 4.3 本章小結(jié)81-83
• 第5章 車身姿態(tài)半主動懸架改進(jìn)LQR控制硬件在環(huán)試驗83-103
• 5.1 車身姿態(tài)半主動懸架控制硬件在環(huán)試驗臺83-85
• 5.2 車身姿態(tài)半主動懸架電控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計85-97
• 5.2.1 車身姿態(tài)半主動懸架控制系統(tǒng)硬件設(shè)計85-95
• 5.2.1.1 車身姿態(tài)半主動懸架控制傳感器方案設(shè)計85-87
• 5.2.1.2 車身姿態(tài)半主動懸架電控控制器設(shè)計87-95
• 5.2.2 車身姿態(tài)半主動懸架電控單元軟件設(shè)計95-97
• 5.3 車身姿態(tài)半主動懸架控制硬件在環(huán)試驗分析97-101
• 5.3.1 隨機(jī)不平工況硬件在環(huán)試驗分析97-99
• 5.3.2 減速帶工況硬件在環(huán)試驗分析99
• 5.3.3 緊急制動工況硬件在環(huán)試驗分析99-100
• 5.3.4 魚鉤工況硬件在環(huán)試驗分析100-101
• 5.4 本章小結(jié)101-103
• 第6章 總結(jié)與展望103-105
• 6.1 全文總結(jié)103-104
• 6.2 前景展望104-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 致謝111

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本文編號：963625