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非平稳随机激励下悬架系统动态频域及有限频带控制研究
| 论文题名： | 非平稳随机激励下悬架系统动态频域及有限频带控制研究 |
| 关键词： | 车辆悬架系统;非平稳随机振动;非平稳虚拟激励法;时频分析;有限频带H∞控制 |
| 摘要： | 车辆悬架系统性能直接关系到车辆的行驶品质和司乘人员的舒适性，对其进行振动特性分析与控制是提升系统性能的重要途径，如何确定悬架系统响应频域分布特性及控制频带是提高控制效率和精度的关键问题。既往研究多是针对车辆匀速行驶工况，开展全频域或有限定频带分析与控制。但车辆在实际行驶过程中多为非匀速行驶，悬架系统振动为非平稳随机过程，其响应频域分布将产生动态迁移现象，须考虑时间因素。传统上利用短时傅里叶变换或小波变换等时频分析方法，对非平稳随机激励和响应进行时频域分析，但难以同时在时域和频域都获得高分辨率。为了对悬架系统非平稳随机振动的时频域振动特性进行量化分析，并进行主动悬架变频带控制，以使悬架系统获得优良的减振性能，本文主要开展如下内容研究： （1）根据滤波白噪声法和Wiener模型法，构造时域路面非平稳随机激励，将激励输入四分之一车辆模型、半车模型和整车七自由度模型，得到非平稳响应时域信号，将不同方法、不同模型下激励与响应的时域信号进行对比分析。 （2）针对传统时频分析方法无法同时拥有较高时频分辨率的问题，将滤波白噪声法、协方差等效法、虚拟激励法结合起来，并考虑非匀速行驶时前后轮的变时差特性，推导出车辆悬架系统单轮、后轮以及左右轮的非平稳虚拟激励，分别代入四分之一车辆模型、半车模型和整车七自由度模型，得到高分辨率非平稳响应演变功率谱。 （3）基于悬架系统在车辆非匀速行驶工况下的共振特性，提出了“动态频域”概念，分别利用短时傅里叶变换和非平稳虚拟激励法研究动态频域的变化规律，设计四立柱垂向振动的实车试验，对动态频域结论进行有效验证。 （4）将动态频域分析结果用于主动悬架控制算法设计，通过选取主动悬架有限频带H∞控制算法的控制频带，对比分析被动悬架、传统控制频带H∞控制与动态频域H∞控制的减振效果，得出结论：车辆非匀速行驶时，基于动态频域特性进行的主动悬架有限频带H∞控制能更有效改善汽车行驶平顺性。 |
| 作者： | 戴涛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张步云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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