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基于连续可调半主动减振器的车载隔振平台控制策略研究
| 论文题名： | 基于连续可调半主动减振器的车载隔振平台控制策略研究 |
| 关键词： | 车载隔振平台;半主动减振器;连续可调;最优控制;CDC减振器 |
| 摘要： | 在特种车辆应用于各种复杂场景中时，经常需要搭载一些对工作环境稳定性要求较高的精密仪器，而车辆自身悬架系统的设计可能受路面附着稳定性和悬架工作行程等其他性能指标的限制，很难有效衰减来自复杂路面的振动冲击。因此为提升车载精密仪器工作环境的稳定性，进行相应的车载隔振平台设计具有重要的意义。在车载隔振平台系统中，半主动隔振凭借成本较低、可靠性高等优点应用最为广泛。为了提升车载隔振平台的隔振性能，需要对半主动控制策略进行深入研究。 本研究依托国家重点研发计划项目，开展了对车载隔振平台的研究。建立车载隔振平台系统模型；设计了应用于车载隔振平台的半主动最优控制算法；为解决传统控制算法无法处理复杂约束和预瞄信息等问题，设计了基于前方路面预瞄和输入约束的模型预测控制算法，并通过仿真和试验对控制系统进行验证。主要研究内容包括以下几个方面： （1）建立了车载隔振平台系统模型：建立运载车辆与隔振平台整体的联合动力学模型；对CDC减振器进行了台架外特性试验，对数据进行拟合及三次样条插值处理，得到了CDC减振器的“电流-力-速度”三维MAP图；为了全方位模拟车辆行驶路面，建立了随机路面、离散冲击路面和正弦扫频路面模型。 （2）设计了应用于车载隔振平台半主动隔振系统的最优控制算法：将平台的垂向加速度和平台隔振系统动挠度作为最优控制指标，建立代价函数并求解黎卡提方程；并将改进天棚阻尼控制算法与最优控制算法进行仿真对比。 （3）设计了满足执行器约束并能融合道路预瞄信息的MPC控制算法：处理CDC减振器的外特性试验数据，将其转化为不等式组作为执行器非线性约束；将传感器采集的路面预瞄信息用一阶离散微分表示，加入系统状态空间方程；建立了能够使隔振效果最优的系统目标函数，进行控制器求解和对比仿真分析，验证控制算法有效性。 （4）搭建了车载隔振平台试验系统并进行试验：开展车载隔振平台控制系统软硬件设计；进行硬件在环试验，标定系统参数并检验控制系统的可靠性；开展车载隔振平台振动环境试验，包括正弦扫频、正弦定频、随机路面、脉冲路面、阶跃路面等多个工况，对试验结果进行时域及频域分析。 |
| 作者： | 袁道发 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 马芳武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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