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车辆主动悬架最优控制器设计及系统性能仿真分析
| 论文题名： | 车辆主动悬架最优控制器设计及系统性能仿真分析 |
| 关键词： | 车辆主动悬架;最优控制;性能分析;动态仿真 |
| 摘要： | 悬架系统是车辆的重要组成部分之一，它的设计对车辆总体性能有重要的影响，尤其对车辆行驶过程中的乘坐舒适性和操纵稳定性起着关键的作用。近年来，随着人们对车辆性能要求的提高，能够根据车辆的行驶状况和外界条件变化而实现当前工作条件下最优系统性能的主动悬架逐渐被应用到车辆中。 本文首先对主动悬架的发展及其应用进行了全面的回顾，介绍了主动悬架的型式及其控制算法的研究和应用现状，特别对线性二次型最优控制(LQG)方法作了详细介绍，并在控制器设计中考虑了车身的加速度、轮胎的动位移、悬架的动行程三项性能指标的权重调节以适应于各种不同工况。其次，结合“解放军总装备部十五预先研究课题”为某军用工程车辆动力学建模进行了参数的准备工作，确定了车辆的质量参数和动力学参数。然后，运用LQG控制算法于实际的军用工程车辆中，建立了一个单轨四自由度的车辆悬架系统动力学模型，设计了车辆悬架系统的最优控制器，并在Matlab/Simulink环境下进行了车辆动力学性能的仿真和结果对比分析。最后，本文对原有的军用工程车辆提出了改进的设计方案，进一步完善了车辆悬架的最优控制系统设计，根据系统的性能要求确定了加权矩阵并得出了反馈增益，而且在不同路面状况下和不同车辆参数变化下进行了仿真计算和结果分析，从而为该军用工程车辆悬架控制、系统参数的优化及车辆结构的改进提供了依据。 通过仿真计算和结果分析，本文得出的结论如下：与原有被动钢板弹簧悬架系统相比较，采用LQG控制器控制的最优主动悬架系统显著地改善了车辆的行驶性能，车身加速度均方根值可降低21.1％，仰俯角加速度均方根值可降低16.5％，车辆的前后悬架动挠度均方根值也分别减少了11.8％和9.7％。可见，具有LQG控制的主动悬架在降低车辆车身的振动，缓和路面对车辆的冲击以及提高军用车辆的机动性起了良好的作用。 |
| 作者： | 兰波 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 喻凡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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