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双天棚半主动悬架控制策略设计及半实物仿真
| 论文题名： | 双天棚半主动悬架控制策略设计及半实物仿真 |
| 关键词： | 半主动悬架;控制策略;天棚阻尼控制;天棚惯容控制;可调减振器;硬件在环 |
| 摘要： | 半主动悬架能兼顾车辆操稳性以及平顺性要求，并且符合汽车设计追求最佳性价比的目标，是悬架系统的主要发展方向。目前半主动悬架的研究主要集中在控制算法以及可调减振器的设计方面。天棚阻尼控制算法成熟可靠，计算量小，目前被广泛运用于半主动悬架。天棚阻尼可通过动态调节阻尼的方法来改变悬架的“软硬”，在各种路况下都能提升汽车的性能。但是，天棚阻尼控制不能改变汽车偏频，空满载状态下的平顺性差异较大。相反，天棚惯容控制的半主动悬架可在不同载荷条件下改善汽车的行驶平顺性，然则却不涉及阻尼调节，不能适应复杂的路况变化。因此，本文结合天棚惯容悬架以及天棚阻尼悬架的特点，提出一种双天棚控制策略及其半主动实现方案，搭建了基于控制器硬件在环的仿真测试系统，验证双天棚控制策略的可行性，以期解决现有半主动控制悬架不能同时适应载荷和路况的问题。 首先，介绍了新机电相似理论，天棚惯容的载荷适应性原理以及天棚阻尼的路况适应性原理，并由此提出了理想双天棚控制半主动悬架模型，依据载荷和路况确定了双天棚的控制参数并基于遗传算法进行了优化。建立了双天棚悬架系统的阻抗模型，通过频域仿真理论上确认了双天棚悬架具有载荷适应性与路况适应性。 其次，考虑到工程实际应用，设计了惯容与阻尼组合可调的双天棚半主动悬架执行器，对提出的执行器建立了惯性力与阻尼力的数学模型，解析了惯容与阻尼之间的耦合关系，发现了执行器输出力随阀芯位移变化的力控制特性。 再次，设计了双天棚半主动悬架的控制器，提出了分层控制策略，上层控制策略根据载荷变化静态自适应双天棚惯容值，依据路况变化动态自适应双天棚阻尼值。下层控制策略跟踪上层控制策略中天棚惯容与天棚阻尼的变化，动态调节执行器模拟天棚惯容力与阻尼力，实现了双天棚控制。搭建了双天棚控制的半主动悬架动力学模型，在时域与频域下进行分析，结果表明双天棚控制的半主动悬架具有载荷及路况适应性。 最后，为了验证双天棚半主动控制策略的有效性，基于控制器硬件在环搭建了半实物仿真平台，开展了硬件在环实验，仿真结果与试验结果基本保持一致，验证了双天棚控制策略的逻辑正确性以及有效性。 |
| 作者： | 朱志远 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张孝良 |
| 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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