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基于路面高度估计的汽车半主动悬架协调控制
| 论文题名： | 基于路面高度估计的汽车半主动悬架协调控制 |
| 关键词： | 半主动悬架;路面高度估计;滑模观测器;分层控制;车辆动力学 |
| 摘要： | 当车辆行驶在长波路面或离散冲击路面时，路面高度的变化通过车轮传递到车身，会带来明显的颠簸感，影响车辆乘坐的舒适性，同时，当路面的变化较剧烈时，车轮有可能与地面脱离接触，会影响车辆的操纵稳定性。半主动悬架被广泛应用于车辆控制当中，用于改善车辆性能。本文以半主动悬架为研究对象，首先对路面高度进行估计，进而在路面已知的情况下，对半主动悬架进行控制，从而提升悬架控制效果。 首先，本文建立了一种新的考虑车身俯仰运动和垂向运动的半车模型，该模型的新颖之处在于对悬架的建模上考虑了悬架系统真实几何结构。接着，选取双曲正切模型对磁流变阻尼器进行建模，利用实验测量的数据对双曲正切模型的参数进行辨识，最终得到磁流变阻尼器模型。然后，通过台架实验和高精度车辆动力学软件veDYNA仿真，在多种工况下验证了所建立模型的准确性。 其次，本文基于悬架系统的动态响应，设计状态观测器，重构路面高度。台架实验的结果表明，在正弦变化的长波路面下，本文设计的观测器能够很好的估计路面高度和系统状态，且对路面高度的估计效果好于采用传统模型的估计方法。同时，当悬架系统簧上质量在合理范围内变化时，该滑模观测器对路面高度的估计效果仍然较好，说明该方法具有一定的鲁棒性。 然后，考虑将路面信息引入到对悬架控制中。在不采用额外的视觉传感器的情况下，对于车辆后轮来说，前轮估计出的路面高度可以作为一段时间后，后轮所经过的路面高度。对于前轮而言，无法预知即将经过的路面高度，本文采用灰度预测的方法，利用已有的路面信息，预测前轮即将经过的路面的高度。 最后，为了提高悬架控制性能，本文基于半车模型，设计分层控制器对车身进行控制。仿真结果表明，本文所设计的分层控制器能够抑制车辆的俯仰和垂向运动，改善车辆的舒适性，并且对操纵稳定性有一定程度的提高。 |
| 作者： | 高士金 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 赵林辉 |
| 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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