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汽车主动悬架系统的俯仰与侧倾控制方法研究
| 论文题名： | 汽车主动悬架系统的俯仰与侧倾控制方法研究 |
| 关键词： | 汽车车身;主动悬架系统;功能模块;俯仰控制;侧倾控制 |
| 摘要： | 车辆行驶在不平路面上时，车身的俯仰与侧倾运动会给驾乘人员带来不适感，影响车辆的乘坐舒适性。为此，本文以主动悬架作为执行机构，设计了抑制车身俯仰与侧倾运动的主动悬架控制算法，同时从节能减排的角度考虑，给出了降低主动悬架能耗的启动与退出控制策略。最后，本文设计了主动悬架的硬件控制器。 本文首先建立了反映俯仰与侧倾运动的7自由度车辆模型，进一步，在考虑主动悬架执行器的输出约束特征以及悬架系统分散式结构特征的基础上，本文给出了一种能有效抑制车辆俯仰与侧倾运动的主动悬架分布式模型预测控制（Distributed Model Predict Control,DMPC）方法。该方法将高维车辆系统拆分为4个低维的悬架控制子系统，针对每个子系统设计单独的模型预测控制器（MPC），以实现降低整个系统控制器设计的难度以及提高实时性为目的。仿真结果表明，本文给出的方法可有效抑制由不平路面引起的车身的俯仰与侧倾运动，提高车辆乘坐舒适性。 本文进一步考虑到车辆中部分状态量不可测和主动悬架能耗较高的特性，设计车辆主动悬架的Kalman状态估计器和启动与退出控制策略。Kalman状态估计器对车辆行驶时的状态进行估计，而主动悬架启动与退出控制策略根据车辆行驶时车身侧倾角与俯仰角对车辆乘坐舒适性的影响，决定主动悬架的启动或退出，避免主动悬架在非必要时的动作，降低系统能耗。 最后，从本文设计的主动悬架控制算法和控制策略在实际系统中应用的角度考虑，本文设计主动悬架的硬件控制器。主动悬架硬件控制器设计包括硬件电路设计和软件系统设计。在设计过程中，本文采用模块化设计思想，根据功能需求将硬件与软件分成不同功能模块，独立设计。为了验证所设计的主动悬架控制器中各个功能模块的有效性，本文最后进行了基于AMESim仿真软件和NI设备的硬件功能测试实验。实验结果表明，主动悬架硬件控制器中的各个模块的功能与设计期望相符。 |
| 作者： | 陈相甫 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 宁永臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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