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不良路面上的汽车主动悬架系统的三类控制
| 论文题名： | 不良路面上的汽车主动悬架系统的三类控制 |
| 关键词： | 主动悬架;安全控制;动态面控制;最优控制;强化学习 |
| 摘要： | 主动悬架系统中的执行器可以根据不同行驶路面条件来实时调整主动力大小,从而有效缓解由路面不平引起的冲击和车身振动.为了改善车辆性能和乘客舒适性,本文主要研究以下三类主动悬架系统的控制问题. (1)1/4主动悬架系统的安全控制系统的欠驱动性和安全约束函数的高相对阶性是设计安全控制的主要困难.为了克服这些困难,巧妙地选择了合适的变换将系统变成可处理的形式,并且构造了一个相对阶为1的扩展安全约束函数.基于反推和控制障碍函数法,分别给出了稳定控制约束条件和安全控制约束条件.基于此提出了协调稳定与安全的二次规划问题,并利用向量空间法给出了该问题的显式解.仿真结果验证了所提策略的有效性. (2)液压主动悬架系统的自适应控制为了处理系统的欠驱动性,通过一个合适的变换将系统变为下三角系统,从而可以应用反推方法.然而反推控制中的虚拟控制函数会随着系统阶数的增加重复微分导致“复杂性爆炸”,同时系统中含有的未知参数也增加了控制器设计的困难.为了解决这些困难,在路面干扰有界的假设下,采用动态面控制技术,设计了一个自适应镇定控制器使得闭环系统是半全局一致实用渐近稳定,并且状态可通过调节设计参数充分小.仿真结果说明了所提策略的有效性. (3)非线性主动悬架系统的最优控制基于所建立的非线性模型,给出了合理的代价函数并利用最优控制理论设计了初始最优控制策略.系统中的非线性阻尼力增加了求解HJB方程的困难.为了解决这一困难,基于强化学习的Actor-Critic框架提出了一种新颖的策略在线学习HJB方程的近似解,同时为提高系统的鲁棒性,在Actor-Critic更新率中增加了泄漏项.由此得到的最优控制策略可使代价函数达到最优,系统的状态局部一致终极有界,并且终极边界可通过调节参数充分小. |
| 作者： | 张皓涵 |
| 专业： | 运筹学与控制论 |
| 导师： | 崔明月 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 烟台大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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