本文關(guān)鍵詞：基于觀測器的車輛ECAS傳感器故障診斷研究

  更多相關(guān)文章： 電控空氣懸架 傳感器 故障檢測與隔離 卡爾曼濾波器 自適應(yīng)閾值 試驗研究

【摘要】：電控空氣懸架(ECAS)系統(tǒng)基于電子控制單元ECU,實時采集懸架系統(tǒng)周圍安裝的傳感器信息,經(jīng)控制器處理并輸出控制信號至執(zhí)行機構(gòu),能有效地控制懸架狀態(tài)以滿足車輛的行駛性能需求。然而,車輛行駛工況復(fù)雜多變,路面及發(fā)動機引起的車輛振動對空氣懸架電控系統(tǒng)部件可靠性影響極大,其中傳感器是系統(tǒng)中最易發(fā)生故障的部件。傳感器輸出信號不準確甚至完全無信號,將導(dǎo)致控制器對車輛行駛狀態(tài)估計誤判,從而影響空氣懸架系統(tǒng)性能。因此,面向功能安全、性能可靠的ECAS系統(tǒng),本課題針對傳感器故障診斷展開相關(guān)研究。結(jié)合車輛動力學(xué)與氣體熱力學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)理論,建立含傳感器故障的ECAS系統(tǒng)動力學(xué)模型。將路面干擾和簧下質(zhì)量的振動視為施加在懸架動行程上的隨機干擾,建立空氣懸架系統(tǒng)動力學(xué)的降階模型。同時,將空氣彈簧的充放氣過程視為變質(zhì)量熱力學(xué)過程,采用熱力學(xué)第一定律,建立其開口充放氣變質(zhì)量模型。分析ECAS系統(tǒng)中車身高度、加速度及氣壓等傳感器故障特征,通過傳感器故障情況分類,建立不同故障條件下ECAS系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。針對1/4車輛ECAS傳感器故障,研究故障的檢測與隔離方法。設(shè)計故障檢測觀測器組,結(jié)合傳感器實時測量值計算獲得空氣懸架系統(tǒng)狀態(tài)輸出殘差,在此基礎(chǔ)上設(shè)計故障檢測指標,選取最優(yōu)閾值方法設(shè)計檢測閾值以實現(xiàn)故障的檢測。進一步地,利用故障檢測指標制定故障隔離指標,結(jié)合最優(yōu)閾值以實現(xiàn)對ECAS傳感器故障的診斷。針對強非線性的車輛ECAS系統(tǒng),其動態(tài)調(diào)節(jié)時受到路面激勵擾動,在卡爾曼濾波理論基礎(chǔ)上,提出基于容積卡爾曼濾波器算法(CKF)設(shè)計觀測器。選取四種典型傳感器故障情況,進行傳感器故障診斷仿真與試驗。對比分析了擴展卡爾曼濾波器算法(EKF)、強跟蹤卡爾曼濾波器算法(STF)和容積卡爾曼濾波器算法(CKF)三種方法在故障診斷中的性能,結(jié)果表明,三種方法均能實現(xiàn)傳感器故障的診斷,從整體響應(yīng)指標看,CKF的診斷效果最優(yōu)。針對整車ECAS系統(tǒng)模型的線性化誤差和參數(shù)不確定性誤差,提出基于自適應(yīng)閾值的車輛ECAS傳感器故障診斷方法。通過建立閾值與控制輸入、參數(shù)變化范圍的關(guān)系式,結(jié)合CKF算法,設(shè)計面向整車ECAS系統(tǒng)的觀測器并進行傳感器故障診斷的仿真驗證。最后,搭建整車ECAS傳感器故障診斷試驗臺架,通過MTS320道路模擬試驗機,驗證了傳感器故障檢測與隔離診斷方法在整車實車中的有效性,有效提高了ECAS系統(tǒng)控制的可靠性與安全性。
【關(guān)鍵詞】：電控空氣懸架 傳感器 故障檢測與隔離 卡爾曼濾波器 自適應(yīng)閾值 試驗研究
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U472.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 空氣懸架控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 傳感器故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容17-19
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容17
• 1.3.2 技術(shù)路線17-19
• 第二章 基于傳感器故障的ECAS系統(tǒng)建模19-29
• 2.1 含傳感器故障的 1/4 車輛ECAS系統(tǒng)建模19-23
• 2.1.1 1/4ECAS系統(tǒng)建模19-21
• 2.1.2 1/4ECAS傳感器故障建模21-23
• 2.2 含傳感器故障的整車ECAS系統(tǒng)建模23-28
• 2.2.1 整車ECAS系統(tǒng)建模23-27
• 2.2.2 整車ECAS傳感器故障建模27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于CKF的 1/4 車輛ECAS傳感器故障診斷研究29-44
• 3.1 1/4 車輛ECAS傳感器故障診斷方法29-35
• 3.1.1 故障檢測方法30-31
• 3.1.2 故障隔離方法31-32
• 3.1.3 閾值的確定32-33
• 3.1.4 基于CKF算法的ECAS傳感器故障觀測器設(shè)計33-35
• 3.2 1/4 車輛ECAS傳感器故障診斷仿真35-39
• 3.2.1 基于CKF的傳感器故障診斷仿真35-37
• 3.2.2 1/4 車輛ECAS傳感器故障診斷對比仿真分析37-39
• 3.3 1/4 車輛ECAS傳感器故障診斷試驗驗證39-43
• 3.3.1 試驗系統(tǒng)及方案39-40
• 3.3.2 試驗結(jié)果與分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 基于自適應(yīng)閾值的整車ECAS傳感器故障診斷研究44-71
• 4.1 自適應(yīng)閾值計算44-51
• 4.1.1 模型誤差分析44-50
• 4.1.2 自適應(yīng)閾值確定50-51
• 4.2 基于自適應(yīng)閾值的車輛ECAS傳感器故障診斷仿真51-60
• 4.2.1 故障診斷方法52-54
• 4.2.2 故障檢測結(jié)果分析54-57
• 4.2.3 故障隔離結(jié)果分析57-60
• 4.3 面向整車的ECAS傳感器故障診斷試驗驗證60-70
• 4.3.1 試驗系統(tǒng)及方案60-63
• 4.3.2 故障檢測結(jié)果分析63-67
• 4.3.3 故障隔離結(jié)果分析67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 主要工作與結(jié)論71-72
• 5.2 工作展望72-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士期間主要研究成果78
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78
• 參加的項目78

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本文編號：997923