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考虑车身俯仰动态的半主动悬架控制
| 论文题名： | 考虑车身俯仰动态的半主动悬架控制 |
| 关键词： | 半主动悬架;最优控制;粒子群算法;离散冲击工况 |
| 摘要： | 人们在日常乘车出行时经常会遇到因道路损坏而造成的坑包塌陷路面以及一些重要场所前专门放置的减速带等离散冲击路面，本文针对这一工况，以响应速度较快、阻尼力调节范围更大以及实用价值更高的磁流变式半主动悬架为被控对象，构建汽车前后轴动态耦合的被控模型，提出一种能够有效抑制车辆垂向和俯仰运动，提高车辆在离散冲击工况下乘适性能的半主动悬架控制策略。 本文建立了能同时表征路面空间状态和车辆行驶状态信息的离散冲击路面的时域描述模型并对离散冲击路面的激励特性作了一定的分析，构建了考虑车身俯仰动态的4-DOF半车动力学模型并对该模型的精度进行了校验，最后基于双曲正切非线性函数建立了磁流变式减振器（Magneto-rheologicalDamper，MRD）的正逆映射模型，完成了车辆MRD半主动悬架系统动力学模型的构建。 针对车辆在离散冲击工况下因车身垂向和俯仰运动导致其乘适性能比较差的这个现象，展开了对LQR半主动悬架控制策略的研究，提出了能表征车辆整体性能的目标函数并根据控制器所要实现的控制目标确定了控制器的目标函数的具体数学描述形式，之后基于所建立的车辆悬架动力学模型设计了能有效抑制该工况下车辆垂向和俯仰运动的最优全状态反馈悬架控制器。为了通过调节控制权重来进一步提升控制器的控制性能，利用PSO粒子群数学优化算法对性能评价数学模型中的控制权重进行寻优运算，减小了控制权重的反复调节工作，借此完成了对控制器进一步的优化，之后通过仿真验证了优化前后控制器的控制性能，并对优化效果作了评价。 最优全状态反馈悬架控制器对测量技术要求比较高，需要实现对车辆所有状态的观测，而依目前车载传感器测量技术，是无法观测到车身及车轮处的垂向速度和轮胎动位移这些车辆状态量的，因此，其在工程实际应用中存在着很大的局限性，针对这个问题，本文在最优全状态反馈悬架控制器的基础上设计了以车载传感器可观测量作为输出量的最优输出反馈悬架控制器，并通过不同工况下的仿真验证了控制器的控制性能，结果显示，最优输出反馈悬架控制器的控制性能与最优全状态反馈控制器很接近，然而却极大地拓展了控制算法的工程应用。 |
| 作者： | 马利涛 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 周洪亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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