基于磁流變阻尼器的汽車懸架系統(tǒng)切換控制.pdf

1、隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步,人們對汽車行駛舒適性提出了更高的要求,而懸架系統(tǒng)的減振效果一直是影響舒適性的關(guān)鍵性因素。上個世紀磁流變阻尼器的出現(xiàn)促進了減振技術(shù)的新發(fā)展,它具有抗干擾能力強、響應速度快和能量消耗低等優(yōu)點,為其在汽車懸架系統(tǒng)中的應用奠定了物理基礎(chǔ)。然而由于磁流變阻尼器具有復雜的非線性物理特征,目前基于磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)的控制多采用智能控制算法和天棚控制策略,但是智能控制算法存在控制精度低,頻響速度慢等缺點,而天棚控制策略未能

2、充分利用磁流變阻尼器輸出庫倫力連續(xù)可控的優(yōu)點,難于進一步改善磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)的性能。本論文針對如何解決目前控制策略存在的問題展開研究。
　　論文首先討論了磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)模型建立問題。在系統(tǒng)建模中,基于Bingham模型提出了一種新的磁流變阻尼力的處理方法,該方法僅將其中同速度方向有關(guān)而與速度大小無關(guān)的庫倫力單獨分離出來考慮,使磁流變庫倫力對于懸架系統(tǒng)而言不僅在形式上而且在某些特定狀態(tài)條件下等效為一個主動執(zhí)行力;然后又提出

3、一種磁流變庫倫力靜態(tài)非線性的反函數(shù)擬合串聯(lián)校正線性化方法,該方法先對磁流變庫倫力關(guān)于其控制電流的復雜非線性函數(shù)的反函數(shù)進行多項式擬合,再將這種擬合處理環(huán)節(jié)串入磁流變阻尼器控制電流輸入通道,從而消除了磁流變阻尼器庫倫力復雜非線性給懸架系統(tǒng)控制帶來的困擾;最后基于以上處理,從控制系統(tǒng)角度出發(fā)對磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)進行了深入的理論分析,并建立了相對完善的磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)的控制系統(tǒng)模型,此外結(jié)合車輛行駛時的狀況,建立了擾動模型和舒適性評價指

4、標,為磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)的控制和性能評價奠定了基礎(chǔ)。
　　其次本文系統(tǒng)地研究了天棚控制和被動懸架系統(tǒng)的車輛行駛平順性、舒適性和操縱穩(wěn)定性,提出了庫倫力多分段懸架系統(tǒng)切換控制方法,該方法綜合了天棚控制和被動懸架系統(tǒng)的優(yōu)點。數(shù)值仿真結(jié)果表明,該方法不僅能夠獲得比天棚控制方法更好的車輛行駛平順性、舒適性,而且也能獲得比被動懸架系統(tǒng)更優(yōu)的車輛操縱穩(wěn)定系。
　　進一步針對具有飽和及不確定性的磁流變阻尼器懸架系統(tǒng),提出了一種基于狀態(tài)反

5、饋閉環(huán)控制的多反饋矩陣切換控制方法,并利用公共李雅普諾夫函數(shù)對切換系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析和證明。該方法針對磁流變懸架系統(tǒng)的運行特性,分別設(shè)計三種不同狀態(tài)反饋矩陣,其中一個閉環(huán)控制子系統(tǒng)的狀態(tài)反饋矩陣根據(jù)H∞性能指標最優(yōu)來設(shè)計,以保證懸架系統(tǒng)切換到此閉環(huán)控制模式時能獲得最佳的減振性能;然后設(shè)計一個切換控制律,使懸架系統(tǒng)運行于不同的狀態(tài)反饋閉環(huán)控制模式,確保磁流變懸架系統(tǒng)在任何運行狀態(tài)下都能為車輛提供良好的行駛平順性和乘員乘坐舒適性。

6、　　此外,由于在實際工程中有些狀態(tài)變量往往難于測量,限制了狀態(tài)反饋矩陣切換控制在實際工程中的應用,為此本文針對具有飽和及不確定性的磁流變阻尼器懸架系統(tǒng)提出了一種多輸出反饋參數(shù)切換控制方法。該方法根據(jù)設(shè)計的切換控制律使懸架系統(tǒng)在三種不同閉環(huán)子系統(tǒng)控制模式間交替切換以確保車輛具有良好的行駛平順性。其中一個閉環(huán)控制子系統(tǒng)設(shè)計時先基于可降低求解保守性的ILMI技術(shù)將以H∞性能優(yōu)化設(shè)計的BMI約束條件等效轉(zhuǎn)化為LMI約束條件,然后采用交替迭代方法