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磁流变半主动悬架的史密斯预估器-泰勒级数扩展LQG时滞补偿控制
| 论文题名： | 磁流变半主动悬架的史密斯预估器-泰勒级数扩展LQG时滞补偿控制 |
| 关键词： | 汽车工程;磁流变半主动悬架;STLQG控制;数值仿真 |
| 摘要： | 随着科技的进步和社会的发展，人们对汽车平顺性的要求越来越高。与其他类型的半主动悬架相比，磁流变半主动悬架具有反应快、易于控制、阻尼力连续可调等优点，因此具有良好的平顺性改善潜力及广阔的应用前景。磁流变半主动悬架在工作的过程中由于信号的测量与传输、系统运算、执行器响应等过程均需要一定的时间，因此不可避免地存有时滞，这将严重影响控制的实时性，进而导致悬架的工作效果变差。为降低时滞对磁流变半主动悬架工作效果的负面影响，提出并研究了一种史密斯预估器-泰勒级数扩展LQG（STLQG）时滞补偿控制方法。本文所做的主要研究工作如下： 首先，为磁流变半主动悬架建立了随机路面输入模型。基于磁流变减振器的Bingham模型以及库伦阻尼力与电流的关系，建立了包含时滞的1/4车2自由度磁流变半主动悬架模型，并选定了汽车平顺性的评价指标以及悬架综合性能评价方法。 其次，将泰勒级数引入LQG控制进行时滞补偿控制，为解决结合过程中存在的问题，提出了一种基于对状态方程中主动控制力进行近似变换的泰勒级数扩展LQG（TLQG）控制器设计方法。控制力对比分析显示：相对于理想半主动控制力，TLQG控制求得的库伦阻尼力在时间轴方向上的偏差（水平偏移）较小，但是泰勒级数会导致库伦阻尼力出现放大现象，且时滞越大，放大越明显。 再次，为解决泰勒级数造成的库伦阻尼力的放大问题，提出一种时滞分段补偿方法，并在此基础上将TLQG控制和SLQG控制结合，从而设计史密斯预估器-泰勒级数扩展LQG（STLQG）控制器。控制力对比分析显示：STLQG控制可实现利用SLQG控制缓解TLQG控制放大现象与利用TLQG控制减小SLQG控制水平偏移的有机结合。 最后，利用数值仿真对无时滞控制措施的LQG（无措施LQG）控制、SLQG控制、TLQG控制、STLQG控制的磁流变半主动悬架以及被动悬架进行性能对比与分析。结果显示：STLQG控制能够使含时滞的磁流变半主动悬架获得较好的性能。 本文的研究成果能够为磁流变半主动悬架后续的控制理论及实验研究提供参考，具有一定的理论和实际工程价值。 |
| 作者： | 祖广浩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈士安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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