检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：潘惠惠哈尔滨工业大学

学位级别：博士

汽车的驾驶安全性和驾乘舒适性问题已经成为当今社会和汽车制造商的主要关注的热点,因为每年有数以百万计的人受到来自道路交通事故的伤害。车辆的舒适性和机动性与其悬架系统密切相关,因为设计良好的悬架不仅能够使得驾驶员在危急情况... 详细信息

汽车的驾驶安全性和驾乘舒适性问题已经成为当今社会和汽车制造商的主要关注的热点,因为每年有数以百万计的人受到来自道路交通事故的伤害。车辆的舒适性和机动性与其悬架系统密切相关,因为设计良好的悬架不仅能够使得驾驶员在危急情况下保持对车辆掌控的权限,而且还提供了高水平的驾乘舒适性以防止驾乘人员的身体疲劳。传统的被动悬架或半主动悬架不足以同时改善驾乘舒适性和行驶安全性,特别是在那些极端恶劣的道路条件下。相比之下,主动悬架系统具有显着提升乘坐舒适性和车辆行驶安全性的实质性能的潜力。基于对汽车悬架系统中的现有技术问题的充分理解,本文所研究的问题集中关注在汽车主动悬架系统中的非线性控制器设计的关键问题,特别是在处理与执行器相关的挑战和悬架模型中参数不确定性,提高驾乘舒适性和行驶安全性。论文提出了五种新颖的非线性汽车主动悬架控制方法,其中通过调节控制器的设计参数显着提高悬架系统的性能。因此,驾乘舒适性得到改善,同时悬架行程和轮胎动态载荷约束仍然得到满足。本文主要研究内容总结如下。第一个概念是有限时间控制器结构,它可以显着抑制未知扰动的影响,同时保证闭环系统的瞬态性能和稳态精度。其中,所需要的未知外部干扰的扰动补偿器,是由基于滑模算法的有限时间估计器的观念提供的。此外,具有扰动补偿器的闭环系统的总体控制器结构是连续的,这在实际应用中提供了一些明显的优势。通过在一个四分之一车主动悬架实验设备上的进行验证,可以成功的验证有限时间控制器观念的性能。为了克服主动悬架系统中高能耗需求的缺点,第二控制方法呈现了称为基于仿生动态控制的悬架系统的新型悬架控制概念。它充分利用和解释了生物肢体运动动力学系统中的有利的非线性刚度和阻尼特性的优点,来实现具有潜在较少能量消耗的先进的非线性悬架性质。使用常用的Lyapunov函数方法分析了期望的仿生非线性动态结构的稳定性。在理论分析和数值验证的基础上,提出了基于仿生的非线性动态参考模型的自适应控制方法,并显示了在节能设计中的潜力。结果表明所提出的控制器可以实现类似于经典自适应主动悬架控制方法的性能改进,然而,却具有较低的功率需求。值得注意的另一个问题是,解决实际主动悬架系统中的参数不确定性和非理想执行器(死区和磁滞输入)的问题的控制方法,因为它们的存在通常使得悬架系统的控制性能变差。为了消除它们的影响,通过构造非理想执行器的一个统一框架,提出了自适应控制算法,并且系统的瞬态和稳态性能由Lyapunov函数方法保证。此外,在控制器设计过程中不需要对可测量的执行器输出、执行器参数和模型不确定参数的先验知识进行假设,这提高了控制方法的灵活性。这种自适应控制方法应用在四分之一车实验装置上来探索悬架的性能。作为上述执行器非线性的补充,第四个关注的控制策略是在执行器饱和非线性问题,并对其进行了独立地研究,因为饱和执行器具有独特的性质。当执行器饱和发生时,额外的控制力已经不能实现它预期的控制效果,这将会导致系统性能的降低。因此,考虑到执行器饱和的影响,提出了基于扰动观测器的自适应控制算法,同时解决了一类具有参数不确定性和有界外部干扰非线性系统的控制问题。为了提高控制精度,将模型不确定性和外部干扰集总成为可由有限时间扰动观测器估计的块扰动,来实现未知扰动的实时补偿。根据跟踪误差的状态,控制律被分成三个区域以减小执行器饱和的影响。所提出的方法的有效性通过应用控制四分之一车主动悬架系统的性能来说明。最后一个关注的方面是非线性系统的容错控制问题。为了简单起见,现有结果大多数情况下在控制系统的设计和分析中忽略了执行器故障的影响,与它们不同的是,本文考虑了具有用于执行器冗余的多执行器的广义纯反馈非线性系统。为了响应可能发生的执行器故障,这里考虑的执行器故障的模型包含了与多马尔可夫变量相关的不同情况,因为执行器故障的模式在本质上通常是随机的,并且是不可能提前预见的。此外,在执行器模型中还考虑实际执行器中的非光滑死区特性,使得研究的执行器模型更为一般化。因此,通过自适应控制的方法来研究纯反馈非线性系统的容错控制问题,其目的是保证闭环系统的解是唯一的且是依概率有界的。此外,所提出的控制器可以在存在具有随机故障的非线性执行器的情况下实现任意小的跟踪误差。最后,提出的控制算法应用于四分之一车主动悬架系统中,并通过数值结果验证来显示它的实用性和有效性。

关键词：主动悬架系统自适应控制仿生控制有限时间控制容错控制

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执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统自适应受限控制

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汽车安全与节能学报 2018年第1期9卷 41-47页

作者：华长春柳世莹陈健楠李亮燕山大学电气工程学院汽车安全与节能国家重点实验室清华大学

为使悬架系统在执行器故障下仍能稳定运行,针对一类执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统提出自适应控制方法。在提出的控制框架下,汽车半车主动悬架系统分为两个子系统;基于第1个子系统设计控制器,第2个子系统为悬架系统的零动态;针对... 详细信息

为使悬架系统在执行器故障下仍能稳定运行,针对一类执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统提出自适应控制方法。在提出的控制框架下,汽车半车主动悬架系统分为两个子系统;基于第1个子系统设计控制器,第2个子系统为悬架系统的零动态;针对第1个子系统提出了受限控制和自适应的方法,针对第2个子系统提出了与零动态相对应的稳定性分析方法。结果表明:受限控制方法确保了系统重要状态性能受限,自适应方法解决了执行器故障带来的不利影响,并且稳定性分析方法保证了系统状态最终一致有界;仿真结果证明了所设计控制器的有效性。

关键词：主动悬架系统执行器故障受限控制自适应控制零动态

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车辆防抱制动系统与主动悬架系统集成协调控制算法的仿真

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2007年第12期30卷 1610-1614页

作者：王其东宋宜亮合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

文章以车辆的7自由度半车模型为研究对象,建立悬架系统的最优控制模型和制动系统的模糊控制模型,2个系统在1个上层控制器的协调作用下进行集成控制。仿真结果表明,系统经过集成控制后,车辆的乘坐舒适性和行车安全性相对于单独控制悬架... 详细信息

文章以车辆的7自由度半车模型为研究对象,建立悬架系统的最优控制模型和制动系统的模糊控制模型,2个系统在1个上层控制器的协调作用下进行集成控制。仿真结果表明,系统经过集成控制后,车辆的乘坐舒适性和行车安全性相对于单独控制悬架系统或制动系统均得到了不同程度的提高,证明了这一控制方法的有效性。

关键词：主动悬架系统防抱制动系统最优控制模糊控制集成控制

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汽车主动悬架系统执行器故障估计

汽车主动悬架系统执行器故障估计

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作者：金攀江苏大学

学位级别：硕士

汽车悬架系统对于改善车辆行驶平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性起着关键作用。相比被动和半主动悬架,主动悬架更能适应不同的车辆运行状况,又能同时兼顾汽车行驶安全性和乘坐舒适性,是当今汽车悬架产业发展的重要方向。目前,诸多先进控... 详细信息

汽车悬架系统对于改善车辆行驶平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性起着关键作用。相比被动和半主动悬架,主动悬架更能适应不同的车辆运行状况,又能同时兼顾汽车行驶安全性和乘坐舒适性,是当今汽车悬架产业发展的重要方向。目前,诸多先进控制策略已成功应用于主动悬架系统,但其大多基于系统各部分完好无损的假设。在主动悬架运行过程中,执行器、传感器和元器件可能随时发生故障,在此情况下,针对无故障情形的控制策略难以达到期望的控制效果,甚至无法保证系统的正常运行。因此,围绕汽车主动悬架故障估计及基于故障估计的容错控制展开研究具有重要理论与实际意义。本文针对四分之一车主动悬架系统,研究基于观测器的执行器故障估计方法,主要研究工作如下:(1)建立四分之一车主动悬架系统的数学模型及常用的路面激励模型;进一步,根据三种典型执行器故障(增益变化、恒偏差和卡死故障)的特性,得出统一的故障数学表达式;然后应用H/H控制方法,设计主动悬架多目标混合H/H控制器。仿真结果表明:在无故障情况下,主动悬架比被动悬架具有更加优良的减振性能;存在执行器故障时,主动悬架控制性能会受到明显的影响。(2)提出一种基于自适应观测器和遗传算法的快速故障估计方法。首先,引入快速自适应故障估计算法,该算法同时包含系统输出误差及其导数项;在此基础上,考虑三种典型的执行器故障,应用遗传算法对故障估计算法中的学习率和积分权重参数进行优化。进一步,根据故障估计方法获得的故障信息,采用最小二乘线性回归拟合方法在线辨识出故障类型。故障估计仿真结果表明:和其他一些故障估计方法相比,所提方法能准确、快速地跟踪三种典型的执行器故障。此外,基于故障估计和故障类型辨识的容错控制结果进一步验证了该故障估计方法的有效性和实用性。(3)考虑主动悬架系统可能存在的簧载质量变化,提出一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的参数依赖型故障估计方法。该方法首先将主动悬架系统建模为具有执行器故障和外部干扰输入的参数依赖型系统。然后,考虑RBFNN良好逼近能力和快速收敛性能,引入其来逼近执行器加性故障,并设计相应的自适应故障观测器。最后,仿真结果验证了所提故障估计方法的准确性,快速性,实用性以及对簧载质量变化的良好适应性。

关键词：主动悬架系统故障估计容错控制自适应观测器遗传算法径向基函数神经网络

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马尔科夫型随机主动悬架系统故障估计与容错控制研究

马尔科夫型随机主动悬架系统故障估计与容错控制研究

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作者：罗继博西安理工大学

学位级别：硕士

悬架系统作为车架与车身之间的传力元件,对于汽车的外部减振起着十分关键的作用。为此,悬架控制已成为近年来国内外汽车底盘新技术的研究热点。车辆使用过程中,元器件不可避免地会产生疲劳、老化等现象,进而可能导致传感器、作动器故障... 详细信息

悬架系统作为车架与车身之间的传力元件,对于汽车的外部减振起着十分关键的作用。为此,悬架控制已成为近年来国内外汽车底盘新技术的研究热点。车辆使用过程中,元器件不可避免地会产生疲劳、老化等现象,进而可能导致传感器、作动器故障,一旦发生故障,控制器的控制效果会部分或完全丧失。因此,有必要对故障悬架系统进行控制策略研究。本文致力于解决一类具有故障和扰动的马尔科夫型悬架系统的非脆弱容错控制问题。主要工作如下:(1)考虑故障及故障带来的悬架系统状态时滞,对故障主动悬架系统进行动力学建模,并推导其状态空间方程,然后将故障主动悬架系统重构为马尔科夫跳跃系统,进而精确捕获汽车悬架系统动力学行为,便于后文故障观测器和容错控制器的设计。(2)为了对故障主动悬架系统进行修复,首先设计了自适应观测器来准确估计故障及悬架系统状态,传感器故障估计误差在±0.004～±0.005之间,作动器故障估计误差在±0.2～±0.3;接着设计了状态反馈容错控制器来补偿悬架系统故障,以保证悬架系统垂直和俯仰运动的稳定,并利用Lyapunov理论对整个系统进行了稳定性分析。最后,对半车主动悬架系统进行对比仿真,与故障系统相比,状态反馈容错控制器提升系统性能17%以上,说明所提状态反馈容错控制器的有效性。(3)考虑故障主动悬架系统时滞,首先建立时滞故障主动悬架系统动力学模型,然后设计了鲁棒随机观测器,来估计系统状态及未知的系统故障,传感器故障估计误差及作动器故障估计误差都在±0.01之间;此外,开发了一种基于输出反馈技术的非脆弱容错控制器,以增强汽车悬架系统性能的鲁棒性。通过不同路面激励下的复合故障补偿控制仿真对比,与故障系统相比,输出反馈容错控制器提高系统性能48%以上,说明所提输出反馈容错控制方法的有效性。(4)根据主动悬架容错控制需求,利用MATLAB APP Designer设计了汽车主动悬架智能控制性能分析软件,并对软件功能进行了说明,所开发的软件能为汽车工程师和相关研发人员提供一定的帮助。

关键词：主动悬架系统状态反馈输出反馈故障估计容错控制

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基于干扰抑制的汽车电动助力转向与主动悬架系统的集成控制研究

基于干扰抑制的汽车电动助力转向与主动悬架系统的集成控制研究

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作者：孙启启合肥工业大学

学位级别：硕士

汽车在行驶过程中受到的很多外界干扰会导致其操纵稳定性、行驶平顺性和安全性等整车性能下降。本文考虑到其中几种重要的干扰因素,结合线性和非线性H∞控制理论,设计出电动助力转向（EPS）与主动悬架系统（ASS）的输出反馈H∞控制器,... 详细信息

汽车在行驶过程中受到的很多外界干扰会导致其操纵稳定性、行驶平顺性和安全性等整车性能下降。本文考虑到其中几种重要的干扰因素,结合线性和非线性H∞控制理论,设计出电动助力转向（EPS）与主动悬架系统（ASS）的输出反馈H∞控制器,改善了车辆的操纵稳定性、转向轻便性和行驶平顺性,同时很好地抑制了车身姿态变化。首先,建立基于横向和垂向动力学的九自由度非线性整车模型,并对该数学模型进行仿真验证。其次,考虑到非线性系统的复杂性和系统设计的局限性,将系统非线性部分视为模型的不确定性因素,选择相应的加权函数和不确定性界函数,建立增广被控对象矩阵,将鲁棒性能控制问题转化为标准的H∞控制问题。再次,为改善车辆转向和侧风工况下的整车性能,利用L2增益干扰抑制的方法设计出EPS与ASS的非线性输出反馈H∞控制器,并在驾驶员-汽车-道路闭环系统中对所设计的控制器进行了仿真验证。最后,在EPS和ASS集成电控硬件系统的基础上,根据所提出的控制策略编写相应的软件,并进行了实车道路试验,试验结果再次验证了集成控制器的有效性。

关键词：电动助力转向系统主动悬架系统 H_∞控制干扰抑制集成控制

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汽车主动悬架系统的单神经元自适应PID控制

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系统仿真学报 2004年第9期16卷 2107-2108,2111页

作者：侯志祥申群太吴义虎中南大学信息科学与工程学院湖南410083 长沙交通学院汽车与机电工程系湖南410076

建立了汽车1/4主动悬架物理模型,提出了一种主动悬架系统的单神经元自适应PID控制方法。以阶跃函数模拟路面输入,对汽车主动悬架系统进行计算机仿真研究。仿真结果表明,该方法控制的主动悬架,汽车车身振动位移小,鲁棒性较高。

关键词：主动悬架系统单神经元自适应PID 仿真

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基于T-S模糊模型的主动悬架系统容错控制研究

基于T-S模糊模型的主动悬架系统容错控制研究

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作者：杨军杰西安理工大学

学位级别：硕士

由于工业社会的发展,悬架控制系统的设计也越来越复杂,包含的元器件种类也越来越多,而元器件随着使用时间的增加会不可避免的发生疲劳、老化等现象,进而就可能会导致系统发生故障。因此,为了保证悬架系统在高强度下的正常运行,容错控制... 详细信息

由于工业社会的发展,悬架控制系统的设计也越来越复杂,包含的元器件种类也越来越多,而元器件随着使用时间的增加会不可避免的发生疲劳、老化等现象,进而就可能会导致系统发生故障。因此,为了保证悬架系统在高强度下的正常运行,容错控制就成为悬架研究必不可少的一部分。本文通过建立1/4和1/2车辆主动悬架模型,并设计不同类型的控制器以提高悬架系统在故障情况下的系统性能。研究内容主要分为以下几个方面:(1)分析被动悬架的平顺性首先,根据牛顿第二定律,建立被动悬架系统的状态空间方程。其次,以车身垂向加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷作为评价性能指标,利用Simuimk工具在三种不同路面下进仿真,同时将仿真数据作为后续设计主动悬架的性能指标参照;(2)非线性主动悬架系统的T-S模糊控制研究考虑车辆悬架系统存在的参数不确定性问题,结合模糊控制建立悬架系统不同自由度下的T-S模糊模型,以提高系统的建模精度;(3)基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制研究在1/4车辆主动悬架T-S模糊模型的基础上,针对作动器出现的随机故障对车辆行驶平顺性和控制稳定性带来的重要影响,本文开发一种基于滑模变结构的被动容错控制器设计方法,以降低系统对故障的敏感性。最后通过仿真验证滑模容错控制器的可行性;(4)基于比例积分观测器(PIO)的主动悬架容错追踪控制(FTTC)研究基于半车主动悬架的T-S模糊模型,本文提出一种基于比例积分观测器的主动悬架容错追踪控制器设计方法,以解决作动器偏差故障给系统带来的负面影响。首先,开发一种鲁棒H∞输出反馈控制器,并将其输出响应作为参考轨迹。其次,设计比例积分观测器以实现对潜在故障的实时估计,并进一步设计主动容错追踪控制器来实现对故障的补偿控制。最后,通过仿真验证所提出的主动容错追踪控制器的有效性。

关键词：主动悬架系统 T-S模糊模型滑模变结构控制鲁棒控制容错控制

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基于输出反馈的汽车电动助力转向与主动悬架系统集成控制研究

基于输出反馈的汽车电动助力转向与主动悬架系统集成控制研究

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作者：刘立强合肥工业大学

学位级别：硕士

本文利用可测得输出反馈来设计控制策略,实现汽车电动助力转向系统(EPS)与主动悬架系统(ASS)的集成控制。首先,对1/4汽车转向工况下悬架系统的运动特性进行了仿真研究:接着,建立了整车的转向与悬架综合模型,设计了一种LQG控制策略,改善... 详细信息

本文利用可测得输出反馈来设计控制策略,实现汽车电动助力转向系统(EPS)与主动悬架系统(ASS)的集成控制。首先,对1/4汽车转向工况下悬架系统的运动特性进行了仿真研究:接着,建立了整车的转向与悬架综合模型,设计了一种LQG控制策略,改善了车身横摆角速度、车身垂直加速度和车身侧倾角等的输出响应;再次,加入了汽车EPS系统,建立了EPS与ASS综合模型,设计了输出反馈的随机次优控制策略,提高了转向时的轻便性、操纵稳定性、行驶平顺性和安全性;然后,采用输出反馈的最优滑模变结构控制策略,设计了EPS与ASS的集成控制系统并进行了仿真研究,结果表明所设计的集成控制策略不仅能提高操纵轻便而且能较好地抑制车身姿态变化:最后,详细介绍了集成控制器的单片机硬件电路设计和软件程序的流程,并进行多种工况下的道路试验,试验结果证明了所设计的集成控制器的有效性和可行性。

关键词：电动助力转向系统主动悬架系统集成控制随机次优控制最优滑模变结构控制

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基于屏障函数的自适应滑模控制及其在主动悬架系统中的应用

基于屏障函数的自适应滑模控制及其在主动悬架系统中的应用

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作者：刘志太哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在实际应用中大部分涉及到的都是非线性系统,而且由于被控对象越来越复杂,这类系统中往往存在着各种各样的不确定性,例如模型误差、参数变化和外部扰动等,使得这些非线性系统的建模和控制变得非常困难,并且其稳态性能、瞬态性能和鲁棒... 详细信息

在实际应用中大部分涉及到的都是非线性系统,而且由于被控对象越来越复杂,这类系统中往往存在着各种各样的不确定性,例如模型误差、参数变化和外部扰动等,使得这些非线性系统的建模和控制变得非常困难,并且其稳态性能、瞬态性能和鲁棒性难以得到保证。为了解决这些问题,许多先进的控制方案已经被提出,其中滑模控制因为其鲁棒性较好并且易于实现而被广泛应用到各个领域。但是滑模控制的使用需要知道不确定性的上界,并且其主要缺点是增益容易被过高估计和抖振现象。因此,本文研究的是一种基于屏障函数的无模型自适应滑模控制。本文的主要研究内容包括:(1)对于一类含有不确定性的二阶非线性系统,首先,使用时间延迟估计的方法估计系统模型,消除系统中的模型误差和参数变化等不确定因素的影响,实现简单高效的无模型控制。其次,定义了一类屏障函数,用来设计基于屏障函数的自适应滑模控制规律。该自适应策略可以保证系统在有限时间内到达稳定状态,同时滑动变量在有限时间内收敛到一个预定的零邻域,避免了增益过高估计和削弱了抖振现象,而且整个过程中不需要任何不确定性的信息。然后,选择合适的Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性。最终,通过主动悬架系统模型仿真证明了提出策略的有效性。(2)对于同样的二阶非线性系统,在实际应用中控制策略不仅要保证被控系统有限时间收敛,而且还希望具有较好的瞬态特性,即快速的收敛特性和较小的跟踪误差。首先,在上述控制策略的基础之上引入预设性能的方法,使用一个转换误差来保证系统的瞬态性能,并且系统跟踪误差的最大超调和收敛速率都被限制在预设的范围之内。然后选择合适的Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性。最后通过一个主动悬架系统模型仿真证明了提出策略的有效性。(3)从应用的角度出发,将本文中提出的控制策略应用到一个四分之一汽车主动悬架系统实验平台上,并且与被动悬架系统和PD控制的主动悬架系统做对比实验分析。实验结果表明提出的控制策略能使悬架系统具有更好的乘坐舒适性和抗干扰能力,并且在稳态性能、瞬态性能和无模型控制等方面具有明显的优势。由此可得,本文中提出的控制策略具有形式简单、鲁棒性好、高精度和自适应等优点,并且能够简单高效的将其应用到实际应用中。

关键词：屏障函数自适应滑模控制时延估计预设性能主动悬架系统

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