基于分?jǐn)?shù)微積分理論的車輛動(dòng)力學(xué)主動(dòng)控制研究.pdf

1、分?jǐn)?shù)微積分理論主要是對(duì)任意實(shí)數(shù)階或復(fù)數(shù)階微積分的理論及其應(yīng)用研究，是經(jīng)典整數(shù)階微積分理論的自然推廣。
　　 分?jǐn)?shù)微積分理論是一個(gè)既古老又新興的課題，說它古老，它可追溯到十七世紀(jì)末G.w.Leibniz和十八世紀(jì)初Euler對(duì)分?jǐn)?shù)微積分的一些猜測(cè)，并一直不斷發(fā)展到今天。而說它是新興的，是因?yàn)橹敝寥嗄昵八懦蔀閷W(xué)術(shù)會(huì)議和理論研究的專題。
　　 從上個(gè)世紀(jì)后期至今，分?jǐn)?shù)微積分在科學(xué)和工程的眾多領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得的一些成果，

2、因而引起了不同學(xué)科領(lǐng)域?qū)W者們的廣泛關(guān)注，已成為目前人們關(guān)注的研究熱點(diǎn)和課題。分?jǐn)?shù)階控制理論和方法是分?jǐn)?shù)微積分理論最主要的應(yīng)用研究領(lǐng)域之一，一些經(jīng)典控制理論和方法通過引入分?jǐn)?shù)微積分而得到進(jìn)一步的發(fā)展，CRONE控制和分?jǐn)?shù)階PIλDμ控制是其中最具代表性。在過去的三十多年中，經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論被廣泛地應(yīng)用于車輛動(dòng)力學(xué)控制中，隨著微積分理論的發(fā)展，分?jǐn)?shù)階控制理論在在車輛動(dòng)力學(xué)控制領(lǐng)域也將引起越來越多的關(guān)注。
　　 基于以上的闡

3、述，論文的主要研究工作和創(chuàng)新包括以下四個(gè)部分：第一部分是分?jǐn)?shù)微積分在車輛主動(dòng)和半主動(dòng)懸架控制上的應(yīng)用研究;第二部分將分?jǐn)?shù)微積分理論引入四輪轉(zhuǎn)向車輛的控制策略中;第三部分研究了含分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算方法；最后一部分討論了分?jǐn)?shù)階趨近律在滑?？刂评碚撝械膽?yīng)用。具體可以分為：
　　 (1)本文基于精細(xì)時(shí)程積分方法，并結(jié)合原函數(shù)積分原理，針對(duì)含有分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的高維動(dòng)力學(xué)方程,提出了一種穩(wěn)定性好，精度理想的數(shù)值計(jì)算方法，將方法應(yīng)

4、用于含分?jǐn)?shù)階控制項(xiàng)的非線性高維動(dòng)力方程的計(jì)算。兩個(gè)應(yīng)用算例驗(yàn)證了該方法的有效性，一個(gè)是用Kelvin-Voigt型描述的粘彈性材料的動(dòng)力學(xué)問題，另一個(gè)是分?jǐn)?shù)階天棚阻尼控制下的非線性懸架控制問題。
　　 (2)“天棚”阻尼控制理論是目前在車輛懸架主動(dòng)和半主動(dòng)控制中一種極其重要的方法，本文基于分?jǐn)?shù)微積分理論，提出分?jǐn)?shù)階“天棚”阻尼概念，進(jìn)一步提高了“天棚”阻尼控制理論的控制效果。并將這一新的控制方法應(yīng)用于車輛非線性懸架的變結(jié)構(gòu)滑?？?/p>

5、制、自適應(yīng)控制和半主動(dòng)控制策略，通過數(shù)值仿真，表明這方法在不影響車輪與地面的附著性和懸架間變形的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)懸架的位移和加速度的明顯改善。
　　 (3)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是提高車輛在低速的機(jī)動(dòng)性和高速下穩(wěn)定性的一種重要的車輛操縱性控制技術(shù)。本文主要研究后輪控制的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其后輪轉(zhuǎn)向角由根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角的前饋控制和橫擺角速度反饋控制兩部分組成，在前饋控制部分提出了一種分?jǐn)?shù)階控制律，在原來只考慮前輪轉(zhuǎn)向角的基礎(chǔ)上增加考慮轉(zhuǎn)向角速度

6、的影響，改善車輛的時(shí)域響應(yīng)特性，減小側(cè)偏角超調(diào)量峰值，并一定程度上改善四輪轉(zhuǎn)向車輛的不足轉(zhuǎn)向問題?；跈M擺角速度跟蹤技術(shù)，研究了四輪轉(zhuǎn)向車輛的分?jǐn)?shù)階PIλDμ魯棒控制，該控制策略減小了車輛參數(shù)變化對(duì)車輛轉(zhuǎn)向響應(yīng)的影響，提高其魯棒性能。
　　 (4)在分?jǐn)?shù)階微分方程初值問題的研究基礎(chǔ)上，提出了一種滑模運(yùn)動(dòng)控制的新的趨近律一分?jǐn)?shù)階趨近律。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)遠(yuǎn)離滑模面時(shí)，該趨近律可以控制狀態(tài)快速向滑模面趨近，而當(dāng)狀態(tài)在滑模面鄰域內(nèi)，即靠近滑模