汽車底盤集成系統(tǒng)解耦控制方法及關(guān)鍵子系統(tǒng)時(shí)滯控制研究.pdf

1、電子技術(shù)和控制技術(shù)在汽車底盤上的廣泛應(yīng)用,極大地改善了汽車的行駛平順性、主動安全性和操縱穩(wěn)定性,如何將諸多的控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合形成底盤一體化集成控制系統(tǒng)是當(dāng)前汽車動力學(xué)主動控制領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在綜述汽車底盤集成控制的研究現(xiàn)狀及其存在的問題基礎(chǔ)上,從汽車底盤系統(tǒng)耦合機(jī)理和輪胎力特性出發(fā),本文對汽車非線性耦合動力學(xué)建模、汽車底盤集成系統(tǒng)的解耦控制方法和底盤關(guān)鍵子系統(tǒng)的時(shí)滯控制進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)研究,具體研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:

2、>　　 (1)系統(tǒng)分析了汽車底盤系統(tǒng)間的耦合機(jī)理,從非線性輪胎力特性角度出發(fā),采用Newton-Euler方法建立了整車非線性耦合動力學(xué)模型,把制動、轉(zhuǎn)向和懸架等子系統(tǒng)間的耦合關(guān)系體現(xiàn)在具體的數(shù)學(xué)模型中,并在Matlab／Simulink中建立了整車模型進(jìn)行仿真研究。
　　 (2)建立了包含電子穩(wěn)定程序(ESP)和主動懸架(ASS)子系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用非線性解耦控制理論設(shè)計(jì)了集成系統(tǒng)的輸入輸出解耦控制器和干擾解耦

3、控制器。在集成系統(tǒng)解耦基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了ESP和ASS系統(tǒng)的閉環(huán)控制器,并與解耦控制器一起構(gòu)成復(fù)合控制器以綜合改善整車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。多種工況下,通過Matlab／Simulink仿真和LabVIEW硬件在環(huán)試驗(yàn)對非線性解耦控制效果進(jìn)行了研究。
　　 (3)針對非線性解耦控制方法過度依賴被控對象數(shù)學(xué)模型的缺陷,提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法的汽車底盤集成系統(tǒng)解耦控制策略,以包含主動前輪轉(zhuǎn)向(AFS)、直接橫擺力矩控制(D

4、YC)和ASS的汽車底盤集成系統(tǒng)進(jìn)行解耦控制研究。在單移線工況和階躍轉(zhuǎn)向工況下,通過Matlab／Simulink對解耦控制效果進(jìn)行了仿真研究。
　　 (4)分析了汽車底盤集成控制系統(tǒng)以及關(guān)鍵子系統(tǒng)中時(shí)滯產(chǎn)生的因?yàn)?分別就信號檢測通道時(shí)滯、被控對象擾動通道時(shí)滯和控制通道輸入時(shí)滯對控制系統(tǒng)輸出信號實(shí)時(shí)性和閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了理論研究。
　　 (5)以汽車底盤關(guān)鍵子系統(tǒng)——磁流變半主動懸架系統(tǒng)為研究對象,建立了含控

5、制通道輸入時(shí)滯的磁流變半主動懸架模型,從系統(tǒng)的時(shí)滯微分方程出發(fā),提出了一種具有較小保守性的時(shí)滯變結(jié)構(gòu)控制策略,利用線性矩陣不等式(LMI)方法研究了磁流變半主動懸架系統(tǒng)的時(shí)滯穩(wěn)定判別方法以及系統(tǒng)臨界時(shí)滯的計(jì)算方法。在凸塊脈沖輸入工況和隨機(jī)路面輸入工況下,通過Matlab／Simulink對控制策略的有效性進(jìn)行了仿真分析。
　　 (6)為綜合改善汽車磁流變半主動懸架系統(tǒng)的性能,通過定義磁流變半主動懸架系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)和約束目標(biāo),提出