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基于模式切换的互联空气悬架半主动控制研究
| 论文题名： | 基于模式切换的互联空气悬架半主动控制研究 |
| 关键词： | 汽车互联空气悬架;半主动控制;模式切换;参数不确定性 |
| 摘要： | 空气悬架具有良好的减振性能，能提高乘员的乘坐舒适性，而且对道路起到重要的保护作用，已经在车辆领域得到了广泛的应用。互联空气悬架作为空气悬架的衍生结构，可通过控制电磁阀开闭实现模式的切换，若不能切换到适当的互联模式，那就极有可能促使悬架动态性能持续恶化。同时互联空气悬架系统具有较强非线性，对其进行线性化后，忽略控制系统的参数不确定性，易导致模型失配，控制性能降低。针对以上问题本文考虑通过不同联通模式下综合指标的变化规律设计模式切换控制策略，同时提出了一种半主动控制策略，并将模型线性化中会出现的参数不确定性考虑在内，为互联空气悬架性能的进一步提升提供参考。 首先，对空气悬架的工作原理以及结构进行了详细介绍，基于工程热力学、互联状态下气体在空气弹簧间的流动逻辑，建立了单个空气弹簧的动力学模型、互联管路模型和储气罐模型，对可调阻尼减震器的工作原理进行了介绍，并建立其动力学模型；将七自由度车辆模型与空气弹簧以及减振器模型相结合，完成对整车仿真模型的搭建，再分别对空气弹簧、互联管路及储气罐进行线性化处理，为后续空气悬架动态性能分析及半主动控制策略研究提供了模型支撑。 其次，对影响悬架平顺性与操稳性的主要因素进行分析，并基于此设计出综合评价指标。对非互联、横向互联、纵向互联以及四角互联的空气悬架分别进行直行与转向工况下的悬架性能仿真分析，总结归纳不同工况下四种互联模式对平顺性和操纵稳定性的影响，结合综合指标曲线的变化规律设计互联模式切换控制策略。 然后，针对互联空气悬架整车模型在线性化的过程中会存在的参数不确定性问题，提出了一种将参数不确定性考虑在内的半主动控制策略。利用考虑参数不确定性的鲁棒H∞控制律获得期望控制力，并对最优期望力进行分配，接着基于BP神经网络方法，建立弹簧力与空气弹簧容积的映射关系，实现对期望弹簧力的跟踪控制。经过仿真分析，验证提出的考虑参数不确定性的半主动控制策略在优化悬架性能的同时也具有较好的鲁棒性。 最后，为满足实车试验需求，基于Arduino电子平台、CAN总线协议以及传感器模块构建样车的信息采集与控制系统，并详细阐述系统中各模块的设计过程。然后，对试验样车的空气悬架进行气路改装。最终，依托改装后的样车，进行了包含多种工况的实车道路试验，通过对试验结果分析，证明所提出的控制策略的可行性。 |
| 作者： | 王莹 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 孙丽琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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