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半主动悬架磁流变减振器力学特性时变与时滞补偿控制
| 论文题名： | 半主动悬架磁流变减振器力学特性时变与时滞补偿控制 |
| 关键词： | 磁流变减振器;响应时滞;力学特性时变;扩展卡尔曼滤波器;等效替换 |
| 摘要： | 温度变化、部件老化与铁磁颗粒沉积等会导致磁流变减振器力学特性发生实时变化；此外，驱动电源输出电流响应快慢也对磁流变减振器时滞产生重要的影响。为降低作动器力学特性时变与时滞对磁流变半主动悬架工作效果的影响，提出一种基于扩展卡尔曼滤波器与等效替换一阶泰勒级数-LQG的磁流变减振器力学特性及时滞补偿控制器的补偿控制策略，并通过数值仿真对该策略的控制效果进行了验证，具体工作内容如下： 首先，利用INSTRON单通道液压伺服系统对磁流变减振器进行了力学特性测试，根据力学特性实验数据选择了易于电流求取控制设计的双曲正切力学模型，并进行了模型参数拟合。 其次，为了提高磁流变减振器控制电流的响应速度，根据电流控制模式的开关电源原理设计了一款快速响应可调驱动电源，并基于此驱动电源在三角波位移输入的实验条件下进行磁流变减振器时滞测试。 再次，基于1/4车2自由度磁流变半主动悬架模型，将磁流变减振器阻尼力非线性部分与力学特性时变量写成具有最小项系统特征微分方程进行线性化设计了扩展卡尔曼滤波器，以簧载质量及非簧载质量加速度为输入观测出磁流变减振器力学特性时变量及系统状态向量；为使时滞补偿控制器的预测控制力对理想半主动力进行精确跟踪，基于时滞主动控制力的L2范数与相应的预测主动控制力相等的原理，在现有一阶泰勒级数-LQG时滞补偿控制策略的基础上，提出了一种等效替换一阶泰勒级数-LQG的时滞补偿策略。 最后，针对现有滤波白噪声法不能准确进行路面不平度建模问题，提出确保建模精度的滤波白噪声模型参数设定方法，并在D级路面行驶速度为50km/h的名义工况下对基于扩展卡尔曼滤波器与等效替换一阶泰勒级数-LQG控制的磁流变半主动悬架的工作效果进行了验证。 研究结果表明：在本文设计的驱动电源驱动下磁流变减振器的上升及下降时滞分别为11ms和8ms；基于扩展卡尔曼滤波器与等效替换一阶泰勒级数-LQG控制的磁流变半主动悬架的车身加速度及悬架综合性能指标较被动悬架分别改善22.76%及35.39%，仅较理想主动悬架差3.73%及2.64%。 |
| 作者： | 仝嘉成 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 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 |
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