原文传递
精度好参数一致性高的磁流变减振器力学特性建模与时滞补偿控制在环试验
| 论文题名： | 精度好参数一致性高的磁流变减振器力学特性建模与时滞补偿控制在环试验 |
| 关键词： | 磁流变半主动悬架;渐进饱和魔术公式;时滞补偿;泰勒级数;在环试验 |
| 摘要： | 相比于主动悬架存在需要外界动力源、耗能大、成本高，被动悬架刚度和阻尼参数难以变动等缺陷，半主动悬架有望以极小的能耗取得与主动悬架相近的综合性能。磁流变减振器作为磁流变半主动悬架的关键部件，其力学特性建模质量与时滞补偿控制策略分别影响整个半主动悬架的控制精度与控制效果。为此，本文进行了面向精度好参数一致性高的磁流变减振器力学特性模型构建，基于此设计了泰勒级数-H2复合时滞补偿控制策略，并进行了控制器在环试验验证，主要研究内容包括： 首先，提出了一种渐进饱和魔术公式力学特性模型，在保留原有魔术公式模型参数一致性高的基础上，该模型通过增设活塞加速度双曲正切项有效跟踪不同激振频率下速度特性曲线迟滞宽度的变化，以及利用具有饱和特性的双曲正切函数取代原有正弦函数消除了活塞速度较大时速度特性曲线的下垂现象，提高了磁流变减振器力学特性的建模精度。 其次，在磁流变减振器力学特性测试及建模的基础上，基于四分之一车二自由度悬架力学模型，提出了一种泰勒级数-H2复合时滞补偿控制策略，该复合控制策略三次使用了H2方法，第一次用一阶泰勒级数表示带时滞的控制力，并据此构建了考虑时滞补偿的H2型悬架综合性能指标，第二次在悬架综合性能指标中增加了一个理想控制力H2软约束项解决了硬约束理想控制力导致的控制效果不理想的问题，第三次使用H2控制器代替一阶泰勒级数时滞补偿方程求取理想控制力，提高了预测控制力的跟踪精度。 再次，在D级路面，行驶速度为50km/h的名义工况下，分别针对磁流变减振器响应时滞10.45ms及28ms，利用MATLAB/Simulink软件对被动悬架、理想半主动悬架、泰勒级数-H2复合时滞补偿控制磁流变半主动悬架分别进行了数值仿真及性能对比分析。 最后，为检验比单台计算机仿真更接近实际工况的工作效果，在设计卡尔曼滤波器及对系统进行离散化的基础上，利用两台YXSPACE系列SP2000快速原型控制器进行了泰勒级数-H2复合时滞补偿控制磁流变半主动悬架的控制器在环试验。 研究结果表明：新提出的渐进饱和魔术公式力学特性模型兼具双曲正切模型精度好和魔术公式模型参数一直性高的优点；当时滞分别为10.45ms和28ms时，泰勒级数-H2复合时滞补偿控制磁流变半主动悬架的综合性能指标较被动悬架分别减小27.21%和26.72%，仅较理想半主动悬架差0.28%和1.20%；控制器在环试验结果显示，在时滞为28ms时，泰勒级数-H2复合时滞补偿控制磁流变半主动悬架的综合性能指标较理想半主动悬架大3.70%。 |
| 作者： | 娄峻城 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 陈士安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
