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车辆座椅悬架减振的鲁棒控制研究
| 论文题名： | 车辆座椅悬架减振的鲁棒控制研究 |
| 关键词： | 工程车辆;半主动座椅悬架;鲁棒H∞控制;输出反馈控制器;数值仿真 |
| 摘要： | 工程车辆的工作路况通常是比较恶劣的，加上这些车辆的悬架系统的性能的局限性，使得长期使用这些车辆的驾驶员始终处于高强度的振动中，影响驾驶员的工作效率，而且严重的还会损害驾驶员的脊椎，直接导致相应疾病的产生。为了降低驾驶员身体上的振动能量，我们通常采取座椅悬架系统进行隔振，运用适合的控制策略对座椅悬架进行智能控制，把来自地面不平引起的振动激励最大限度的衰减掉，减少传递到驾驶员身体上的振动能量，提高驾驶员的乘坐舒适性。 磁流变液作为一种智能材料，具有良好的流变特性，成为半主动悬架系统减振器的首选材料。根据磁流变液特性在机械工程、土木工程等中的应用的优越性能，制造出了很多产品。其中以磁流变阻尼器作为减振控制的应用最为突出，例如大桥悬拉索减振、高楼隔振等。另外，磁流变阻器减振应用的一个重要领域是悬架系统，其中包括车辆悬架系统和车辆座椅悬架系统。在磁流变阻尼器的悬架应用中，主要是为了耗散由路面激励所产生的对车辆和乘员的振动能量，改善乘座的舒适性。对目前磁流变阻尼器的开发利用做了概述，把修正的Bouc-Wen模型作为本文磁流变阻尼器在控制力输出的正模型。 本文采用基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架控制系统作为研究对象，通过对国内外的座椅悬架的研究概况进行综述及对比分析了各类半主动控制策略后，选择了一种典型的具有高度鲁棒性的非线性控制算法——鲁棒H∞控制算法，并且考虑了模型的不确定性和控制输入的时滞问题。首先设计了座椅悬架机构，然后建立了车辆座椅的三自由度运动微分方程，并转化为包括参数变化和控制延迟的状态方程和包括控制指标在内的控制模型。分析了系统可通过输出反馈鲁棒镇定的充分条件，并将该充分条件转化为线性矩阵不等式(LMI)问题，最终通过MATLAb求解出用LMI构造的输出反馈控制律。为实现座椅悬架的鲁棒H∞控制的试验研究提供了可靠的理论依据。 通过数值仿真，对比数据和图表的分析，结果显示了本文设计的车辆半主动座椅悬架鲁棒H∞输出反馈控制器是有效的。 |
| 作者： | 孙子尧 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 赵强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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