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应用磁流变阻尼器的汽车悬架系统的非线性随机最优控制
| 论文题名： | 应用磁流变阻尼器的汽车悬架系统的非线性随机最优控制 |
| 关键词： | 磁流变阻尼器;汽车悬架系统;非线性随机最优控制;振动响应 |
| 摘要： | 本文依据非线性随机最优控制理论,设计了装置有磁流变阻尼器的新型智能汽车的半主动悬架控制系统,仿真证明了该悬架控制系统可大大衰减地面不平度和轮胎不均匀度给汽车悬架带来的结构振动响应,并显著提高了汽车行驶的平顺性和安全性。 本论文首先分析了磁流变液的原理和磁流变阻尼器固有的强非线性出力特性,基于国际上广泛认可的精确度高、参数较少的修正Bouc-Wen磁流变阻尼器数学模型,将其中的滞迟力进行势能和耗散能的能量分解,得出了阻尼器势能的最终表达式,为建立Hamilton能量方程提供了基础。 然后分析了汽车行驶过程中路面不平度和轮胎不均匀度对悬架系统的影响,建立了汽车悬架系统模型。该模型将外部激励看作为Gauss白噪声,并以受随机参激激励、耗散的拟Hamilton系统来近似描述悬架动力学随机振动,应用随机平均原理,得出了支配该随机振动过程的平均随机微分方程。 论文进一步基于上述的平均随机微分方程,用最大Lyapunov指数法得出了未控系统概率为1的局部渐近稳定性约束条件,并通过分析悬架动力学随机振动平均扩散过程的边界类别特性,给出了系统大范围渐近稳定的两个必要条件。另外用非线性随机分岔原理求出了该随机动态系统跟随轮胎刚度变化而发生Hopf分岔的临界点。 最后,基于非线性随机动态规划理论,将汽车座椅抗随机干扰的能力作为目标函数,通过融合具有待定成本函数的遍历控制方法,设计出了悬架系统的非线性随机最优控制律,进行了仿真研究,并和线性二次型的经典最优控制策略的控制做了比较,结果表明两种控制策略都可衰减地面不平度给汽车座椅带来的随机振动振幅和频率,一定程度上都提高了汽车驾驶的舒适性和平顺性,但基于能量耗散原理的随机最优控制策略无论在控制效果还是控制效率上都要优于线性二次型经典最优控制。 |
| 作者： | 宋建涛 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王茂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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