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基于电机作动器的主动悬架鲁棒控制研究
| 论文题名： | 基于电机作动器的主动悬架鲁棒控制研究 |
| 关键词： | 车辆设备;电机作动器;主动悬架;鲁棒控制算法;性能评价 |
| 摘要： | 本篇硕士论文于2010年至2013年间完成于上海交通大学。文章以基于电机作动器的主动悬架为研究对象,在考虑电机作动器特性的基础上,将鲁棒控制算法应用到此悬架的主动控制之中,同时分析了鲁棒控制算法对主动悬架性能的提升作用。 首先,依据已经试制的电机作动器样机,建立了电机作动器的数学模型,包括电机模型和滚珠丝杠机构模型。在此基础之上,采用了基于电流滞环控制的电机控制系统,使得电机作动器能够对参考力矩进行跟踪。 其次,将电机作动器进行线性化处理,得到包含电机作动器的车辆四分之一主动悬架模型。针对主动悬架系统中的多个可能的不确定参数和电机输出的高阶未建模不确定性,设计了主动悬架的μ综合控制器。通过仿真分析得到,所设计的控制器能够很好地提升悬架乘坐舒适性。并且,鲁棒性能分析表明μ综合控制器能够满足系统鲁棒性能的要求。 再次,应用主/内环控制结构进行主动悬架的整车控制:主环用于计算主动控制力矩;内环包含电机控制系统,用于对主环求得的主动控制力矩进行快速和准确地跟踪执行。基于整车主动悬架模型,设计了主动悬架H∞主环控制器。通过仿真,将采用此控制器的车辆主动悬架与传统被动悬架的性能进行了对比。结果表明,所设计的H∞控制器能够提升悬架的乘坐舒适性,对车辆的垂向、侧倾和俯仰运动都有很好的抑制作用。 最后,基于主/内环控制结构下混合H2/H∞控制策略,将车辆质心加速度、悬架动行程、轮胎动位移和控制力矩选为H2性能范数来度量,悬架动行程和控制力矩同时利用H∞范数作为性能度量。求解混合H2/H∞控制器时,在H2/H∞范数的折衷曲线上,选择合理的γ值,得到了同时满足乘坐舒适性与鲁棒性能指标的混合H2/H∞控制器。仿真结果表明,所设计的主动悬架控制器在随机路面和凸块路面下都能够较好地提升悬架系统的乘坐舒适性,并且能够保持架动行程不超过最大可用悬架空间。 |
| 作者： | 张国光 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 喻凡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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