车辆主动悬架系统的多性能指标约束控制方法研究

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车辆悬架系统在车辆行驶过程中起至关重要的作用,具有调节车身高度,降低车身振动等特点。主动悬架可以通过控制策略来改善车辆的行驶性能,进而提高车辆行驶的平顺性,操作稳定性以及乘坐舒适性,以下是本文的主要研究内容。首先,本文根据主动悬架执行器的不同特点做了相应的研究。一方面考虑了车辆主动悬架执行器的输入饱和约束性能。另一方面考虑主动悬架的液压执行器特性,建立了1/2液压主动悬架模型。此外还介绍了命令滤波的相关知识;介绍了抗饱和理论的相关知识。其次,在建立主动悬架模型的基础上,考虑执行器的输入约束问题,采用辅助系统设计抗饱和器,有效的解决了执行器输入饱和给悬架系统带来的影响。此外,由于车身垂直加速度和悬架动行程之间存在冲突,加速度过小会导致动行程过大,而动行程过小会导致加速度过大,均不利于车身性能的控制。因此本文设计了非线性滤波器协调控制车身垂直加速度和悬架动行程之间的关系。并通过仿真对比进行了验证,有效的解决了执行器的输入约束问题,并且有效的提高了车辆的乘坐舒适性,操作稳定性以及行驶安全性。最后,在建立液压主动悬架模型的基础上,针对液压主动悬架系统中的不确定参数和乘坐舒适性问题,提出了一种基于命令滤波的多性能指标约束自适应控制策略。考虑液压执行器的动力学特征建立1/2非线性液压主动悬架模型,设计自适应参数估计律,估计因车辆载重不同所导致的悬架不确定参数。为避免虚拟控制项多次求导所导致的微分爆炸问题,设计命令滤波器,用命令滤波的输出代替虚拟控制的导数,减小在线计算量。为了获得更好的控制性能,引入误差补偿信号,消除命令滤波误差所产生的影响,并且证明了所有误差补偿信号是有界的。与此同时,所设计的控制器兼顾了车身位移、悬架的动行程和轮胎动静载荷比的性能约束问题。仿真表明,本文提出的方法在显著提高车辆主动悬架乘坐舒适性的同时,改善了行驶安全性与操作稳定性。
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