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含时滞悬架系统稳定性分析及控制策略研究
| 论文题名： | 含时滞悬架系统稳定性分析及控制策略研究 |
| 关键词： | 汽车悬架;行驶平顺性;阻尼控制;稳定性分析 |
| 摘要： | 汽车悬架系统是现代车辆行驶系统中重要的三大总成之一。悬架系统控制策略的设计和研究对提升车辆行驶动力学特性(车辆行驶平顺性、操纵稳定性和接地安全性)具有重要影响。相较于被动悬架系统和(全)主动悬架系统，汽车半主动悬架系统具备较高的性价比和更加优越可靠的减振控制性能。然而，汽车悬架结构的振动控制系统必然存在着不确定性延迟因素，时滞对半主动悬架的闭环反馈控制具有显著的影响。本文围绕被动悬架、含时滞的天棚控制连续町调阻尼半主动悬架和天棚控制有级开关可切换阻尼半主动悬架三种不同的控制方式。分别展开考虑时滞的线性悬架系统在时域、频域内的动特性分析和稳定性研究，进而提出一种新型的半主动悬架系统。Fuzzy-Smith时滞补偿控制策略，并加以验证分析。 本研究主要内容包括：⑴建立了考虑时滞因素的二自由度四分之一车辆被动悬架动力学模型。采用汽车悬架系统动力学徽分方程和状态空间方程两种方式描述被动悬架控制系统并予以仿真模拟，得到了含时滞因素的悬架动特性时域、频域响应曲线。⑵研究了含时滞的天棚控制半主动悬架连续可调阻尼控制策略。采用时滞微分方程和Lyapunov稳定性判据对悬架系统进行稳定性理论分析和临界时滞解析求解，并通过MATLAB/simulink软件进行数值仿真分析，着重研究了悬架结构参数一一减振器基值阻尼c、天棚控制器阻尼增益cs与悬架系统临界失稳时滞量τ之间的关系。分别采用时域统计均方根(RMS)法和传递函数频域(AFC)法研究时滞因素对悬架系统动态响应特性和稳定性的影响规律。⑶研究了含时滞天棚开关控制半主动悬架分级可调(切换)阻尼控制策略。建立二自由度四分之一车辆悬架控制物理模型和动力学方程，并给出其可控阻尼力控制律数学模型，采用时滞微分方程理论和Lyapunov稳定性定理对悬架系统进行稳定性分析，给出了临界时滞解析结果的求解过程，着重分析了悬架结梅参数一一基值阻尼c、天棚开(On)状态切换阻尼co与悬架振动系统临界失稳时滞量τ之间的关系。分别采用整体时域统计均方根(RMS)分析法和传递函数频域(AFC)分析法，分析得到时滞因素变化量对半主动悬架系统的动态响应特性以及时滞稳定性在时域、频域内的影响规律。⑷在含时滞天棚开关(on-off)控制半主动悬架系统时滞稳定性分析的基础上，基于模糊控制器(FC)和Smith预估补偿控制器(SPC)的复合控制系统优化设计，提出一种新型半主动悬架系统动态输出反馈Fuzzy-Smith时滞补偿控制策略，建立起悬架控制器动态模拟仿真模型，设计并搭建起四分之一车辆半主动悬架振动台架试验系统，仿真计算和试验结果验证了所设计Fuzzy-Smith控制器的正确性和有效性。 |
| 作者： | 付文强 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘凯;庞辉;赵玉良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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