本文選題：主動懸架 + 位姿穩(wěn)定控制�。� 參考：《吉林大學》2017年博士論文

【摘要】：懸架系統(tǒng)是車輛重要組成部分,其性能好壞直接影響到車輛行駛平順性、通過性以及操縱穩(wěn)定性。特種車輛對懸架系統(tǒng)有著更高的性能需求,尤其是應急救援車輛有時需要在行進中作業(yè),對保持車身位姿平穩(wěn)有著特殊要求,傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)難以達到這個目標。主動懸架可以實時控制車身位姿,使車身成為一個慣性穩(wěn)定平臺以完成上述情況對車身位姿穩(wěn)定控制的要求。本文結合國家重點研發(fā)項目“高機動應急救援車輛(含消防車輛)專用底盤及懸掛關鍵技術研究”(項目編號:2016YFC0802902)和吉林省汽車產業(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),聚焦特種應急救援車輛行進中需要保持車身位姿平穩(wěn)的問題,主要對主動懸架系統(tǒng)作動器的伺服控制和車身姿態(tài)穩(wěn)定自抗擾控制進行系統(tǒng)深入的研究,主要研究工作如下:(1)建立了基于非對稱液壓缸作動器的1/4主動懸架非線性模型,針對不同工況建立了閥控非對稱缸非線性模型。通過對彈簧和減振器非線性環(huán)節(jié)的分析,建立了1/4主動懸架非線性模型。根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù),通過參數(shù)辨識獲得相對準確的模型參數(shù)。(2)設計了主動懸架系統(tǒng)作動器的伺服控制器。根據(jù)分數(shù)階微積分定義和分數(shù)階系統(tǒng)原理,以Oustaloup近似法針對辨識后的作動器模型設計了分數(shù)階PID伺服控制器。提出了并行自適應克隆選擇算法用于分數(shù)階PID參數(shù)整定。(3)設計了主動懸架系統(tǒng)車身姿態(tài)穩(wěn)定自抗擾控制器。根據(jù)自抗擾控制器特性,通過設計虛擬控制量的方法解決了車身姿態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的多輸入多輸出耦合問題,對解耦后的垂向位移、俯仰角和側傾角三個控制通道分別設計了位移-速度(或角度-角速度)雙環(huán)自抗擾控制器。通過仿真驗證了該控制算法的解耦效果和位姿穩(wěn)定性控制效果。(4)對主動懸架作動器位移輸出飽和的問題進行了研究。針對路面沖擊造成的作動器位移輸出飽和,在分析該問題傳統(tǒng)處理方法的基礎上設計了虛擬限位塊控制策略。針對坡路起伏造成的作動器位移輸出飽和,提出了估計坡路包絡線方法,分別對垂向穩(wěn)定控制器和俯仰穩(wěn)定控制器進行改進。通過仿真分析驗證了所提出改進方法的有效性。(5)基于一汽集團“奔騰”牌轎車懸架制作了主動懸架試驗樣車,并進行了車身位姿穩(wěn)定控制的路面試驗。以脈沖輸入路面和起伏障礙路面兩種路面輸入作為實驗條件,應用本文提出的位移-速度(或角度-角速度)雙環(huán)自抗擾解耦控制器,對主動懸架試驗樣車進行了越障試驗,并通過比較同一試驗樣車的被動懸架越障試驗結果,驗證了雙環(huán)自抗擾解耦控制器的控制效果。
[Abstract]:Suspension system is an important part of vehicle, and its performance directly affects the ride comfort, passability and handling stability. Special vehicles have higher performance requirements for suspension systems, especially emergency rescue vehicles sometimes need to work in progress, and have special requirements to keep body posture stable. Traditional suspension system is difficult to achieve this goal. The active suspension can control the position and pose of the car body in real time, and make the vehicle body become an inertial stable platform to fulfill the requirements of the position and attitude stability control of the vehicle body in the above situation. This paper combines the national key R & D project, "study on the key technology of chassis and suspension for high motorized emergency rescue vehicles (including fire fighting vehicles)" (Project No.: 2016YFC0802902) and the special fund project for the development of automobile industry in Jilin Province, "inertia of cars" Control active suspension R & D "(item No.: 20112330) focus on the need to maintain a steady posture of the body of a special emergency rescue vehicle." The servo control of active suspension system actuators and auto disturbance rejection control of body attitude stability are studied systematically and deeply. The main research work is as follows: 1: 1) A 1 / 4 nonlinear model of active suspension based on asymmetric hydraulic cylinder actuator is established. A nonlinear model of valve controlled asymmetric cylinder is established for different working conditions. By analyzing the nonlinear links of spring and shock absorber, a 1 / 4 nonlinear model of active suspension is established. The servo controller of active suspension system actuators is designed based on the experimental data and the relative accurate model parameters obtained by parameter identification. According to the definition of fractional calculus and the principle of fractional order system, a fractional pid servo controller is designed for the identified actuator model by using the Oustaloup approximation method. A parallel adaptive clonal selection algorithm is proposed for fractional order pid parameter tuning. An active suspension system vehicle body attitude stabilized auto disturbance rejection controller is designed. According to the characteristics of the active disturbance rejection controller, the multi-input and multi-output coupling problem of the vehicle body attitude stability control system is solved by designing the virtual control quantity, and the vertical displacement after decoupling is analyzed. The displacement-velocity (or angle-angular velocity) dual loop ADRC is designed for the three control channels of pitch angle and side dip angle respectively. Simulation results show that the decoupling effect of the control algorithm and the effect of attitude stability control. 4) the problem of displacement output saturation of active suspension actuator is studied. In view of the displacement saturation of actuators caused by road impact, a virtual limit block control strategy is designed based on the analysis of the traditional method of dealing with this problem. Aiming at the saturation of actuator displacement due to slope fluctuation, a method of estimating slope envelope is proposed, which improves the vertical stabilization controller and the pitch stability controller respectively. The effectiveness of the improved method is verified by simulation analysis. (5) based on the suspension of "Pentium" car of FAW Group, the active suspension test prototype is made, and the road surface test of body position and pose stability control is carried out. Taking the impulse input pavement and the undulating road surface as the experimental conditions, using the displacement-velocity (or angle-angular velocity) dual-ring auto-disturbance rejection decoupling controller proposed in this paper, an obstacle surmounting test was carried out on the active suspension test sample vehicle. The control effect of the dual loop ADRC is verified by comparing the results of the passive suspension obstacle crossing test of the same test sample vehicle.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U463.33

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本文編號：1997329