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原文传递车辆半主动悬架鲁棒控制研究

论文题名：	车辆半主动悬架鲁棒控制研究
关键词：	汽车;半主动悬架;鲁棒控制策略;可调阻尼减振器;台架试验;车辆工程;乘坐舒适性
摘要：	为了提高汽车的乘坐舒适性，人们提出了主动、半主动悬架，其中半主动悬架既克服了被动悬架的性能局限又克服了主动悬架的高成本、高能耗的缺点，成为汽车界研究的热点。本文力图设计一种结构简单可行的半主动悬架，而且要求这种悬架在参数和外界干扰发生变化时仍保持良好的性能即要求悬架具有较高的鲁棒性能。首先，建立了1/4车辆被动悬架模型，分析了该模型下车身加速度、悬架动挠度、轮胎相对动载荷的幅频特性和加权均方根值随模型参数变动的变化规律，同时还分析了系统的无穷范数随参数变动的规律。其次，建立了1/4车辆半主动悬架模型，基于H∞方法通过解Riccati方程求出了鲁棒控制器。在Matlab软件中进行了仿真，首先对比了被动悬架和带有鲁棒控制器的半主动悬架的幅频特性、脉冲激励响应和白噪声激励响应；然后对比了当悬架参数发生变化时被动悬架和半主动悬架的鲁棒性。通过仿真证明了本文提出的半主动悬架不仅在提高汽车的乘坐舒适性和降低轮胎的相对动载荷方面效果明显，而且鲁棒性能良好，即使参数发生较大变动，仍能保证良好的性能。再次，基于上述控制模型进行控制器的硬件和软件设计。所设计的控制器是一个单片机控制系统。传感器接收到的车身加速度信号，首先经过电荷放大器放大，然后经过A/D转换器转换为数字信号送给单片机，单片机经过运算发出指令，控制执行机构进行一定的动作，后向通道中所用的执行机构为步进电机，通过步进电机的精确转动改变节流口可调式减振器的截流面积，从而达到改变阻尼的目的。本文在DP-51+开发平台的基础上，扩展了其前向和后向通道的功能，实现了上述控制过程。单片机的控制软件是在KeilC51环境下开发的，控制算法的依据是上述通过求解Riccati方程得到的鲁棒控制器。程序编写、调试好以后固化到单片机系统的Flash存储器中，进行硬件仿真，可以对发现的问题及时进行修改，最后顺利通过了软、硬件的调试。最后，用所设计的单片机控制系统进行了台架试验。分别采用脉冲激励、正弦激励和白噪声激励模拟路面不平度进行试验。用SD380作为数据存储仪器记录车身和车轮的加速度信号。试验数据的分析结果表明，使用所设计的单片机系统对汽车悬架系统进行控制，可以较好地改善汽车的车身振动和轮胎动载荷，达到了预期的目的。通过上述分析、仿真和试验，可以得到以下一些结论：基于H∞理论设计的控制器在改善汽车行驶平顺性和降低轮胎动载荷方面均明显优于被动悬架，而且鲁棒性能良好，易于硬件实现；所设计的控制器性能可靠，能够满足设计和使用要求。
作者：	武鹏
专业：	车辆工程
导师：	张孝祖
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文