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基于滑模控制的非线性主动悬架线性干扰观测器设计方法研究
| 论文题名： | 基于滑模控制的非线性主动悬架线性干扰观测器设计方法研究 |
| 关键词： | 非线性主动悬架;线性干扰观测器;非理想执行器;参考天棚模型;滑模控制 |
| 摘要： | 随着车辆的普及，优质的悬架系统应运而生。主动悬架因道路状况适应能力强以及减震效果好等优势，已成为车辆悬架学者研究热点。现阶段针对主动悬架的研究主要集中在执行机构特性和控制算法两方面，因此研究基于主动悬架执行机构的控制算法成为当前车辆系统动力学的研究重点之一。考虑到现有主动悬架存在力的非线性特性、参数不确定以及执行器非理想性等问题，为了削弱这些问题对控制效果造成的影响，设计了一种带有干扰观测器参考天棚模型的滑模控制方法，并验证其应用在主动悬架系统中的有效性。具体研究工作如下： 首先，构建了包含非理想执行器以及参数不确定的主动悬架的数学模型，主要由非线性主动悬架模型、非线性参考天棚模型以及非理想执行器模型组成。 其次，针对传统的参考天棚模型滑模控制算法未全面考虑到力的非线性特性、参数不确定以及执行器非理想性等问题，设计了一种易调节的线性干扰观测器用于估计非线性参量以及参数不确定、非理想执行器所引起的不确定量，再结合滑模控制方法建立整个控制系统，并采用李雅普诺夫直接法验证了系统的稳定性。 然后，基于MATLAB/Simulink软件搭建主动悬架控制系统的整体仿真结构模型。分析天棚阻尼系数对控制效果的影响，并据此提出最优天棚阻尼选取方法；进一步研究了带有干扰观测器的滑模控制系统对簧载质量不确定以及非理想性执行器扰动的抗干扰能力。 最后，仿真模拟出装载基于干扰观测器的滑模控制算法的主动悬架的车辆在凸块路面、C级路面以及粗糙路面这三种典型车辆行驶工况下的性能状况。结果显示：对比带有传统的不含干扰观测器基于参考天棚模型滑模控制算法主动悬架的车辆，本文所设计装载基于干扰观测器滑模控制的主动悬架的车辆在上述三种行驶工况下簧载质量加速度均方根分别削减12%、9.1%、10.7%，轮胎动载荷均方根分别削减10%、8.7%和增多5.4%，悬架动态位移均方根分别降低23%、41.5%、5.5%。揭示了本文所提出的带有观测器的滑模控制系统具有良好的控制性能，并对路面变化有较强的鲁棒性。 |
| 作者： | 向锦涛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 龙江启 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 温州大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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