基于LQG控制器的主动悬架系统设计与仿真

合集下载

车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析16

112 路面模型的建立
的方法是让白噪声通过一成形滤波器[ 1 ] , 所以前、后车轮受到的路面激励为 α x 9 = - 2Π f 0 x 9 + 2Π α x 10 = - 2Π f 0 x 10 + 2Π
G 0 v 0w G 0 v 0w
1
在分析悬架系统的动态特性时, 路面模型的建立是一个重要部分。这里, 生成随机路面不平度轮廓
Abstract A 1 2 ca r m odel and a road inp u t m odel w ere estab lished ba sed on the op t im a l con t ro l theo ry w h ich w a s u sed to design a LQ G con t ro ller of au tom ob ile act ive su sp en sion. A system sim u la t ion m odel ba sed on M a t lab Sim u link environm en t w a s bu ilt and u sed fo r sim u la t ion. Fou r p erfo rm 2 ance indexes, body accelera t ion, p itch ang le accelera t ion, su sp en sion dynam ic t ravel and t ire dyn 2 am ic deflect ion, w ere com p a red. T he sim u la t ion resu lt s dem on st ra ted tha t the act ive su sp en sion w ith a LQ G con t ro ller cou ld im p rove au tom ob ile rid ing com fo rt p erfo rm ance eno rm ou sly. Key words V eh icle, A ct ive su sp en sion, LQ G con t ro ller, Sim u la t ion

基于LQR控制的主动悬架优化设计

基于LQR 控制的主动悬架优化设计摘要：根据汽车行驶性能的要求，本文以1/4车辆模型为例，建立汽车的动力学模型，利用线性二次最优控制理论对主动悬架的LQG 控制器进行设计，并运用MATLAB/simulink 对汽车动力学模型进行仿真。

结果表明: 具有 LQG 控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的改善有良好效果。

关键词：主动悬架；被动悬架；LQG 控制器引言悬架系统是汽车的重要部件, 对于汽车的平顺性、操稳性和安全性都有着重要的影响, 而主动悬架是悬架发展的必然方向。

控制器的设计对于主动悬架性能的发挥起着重要的作用, 本文中以1/4汽车主动悬架为研究对象,建立汽车动力学模型和设计LQG 控制器算法,应用Matlab/Simulink 进行汽车系统的控制仿真。

1 基于线性二自由度汽车模型的建立 1.1 被动悬架系统的建立车辆悬架系统是一个多输入多数徐彤，为了研究的方便性以及更好地与车辆行驶的情况相吻合，文本一1/4车辆模型为研究对象，车辆模型如图1所示。

图1：被动悬架车辆1/4模型根据图1所示，建立一个被动悬架车辆1/4模型，首先建立运动微分方程：()()()()()b b s b w s b w w w t w g s b w s b w m x K x x C x x m x K x x K x x C x x =----⎧⎪⎨=--+-+-⎪⎩整理得：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+--+-+-+-=-+-+-+-=gw t b w t s b w s b w s b w s w b b s b b s w b s b s bx m K x m K K x m K x m C x m C x x m K x m K x m C xb m C x （1）式中：s C 为悬架阻尼，s K 为悬架刚度。

选取状态变量和输入向量为：[]w bw b x x x xX = g x U =则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式，即：BU AX X+= 其中，A 为状态矩阵，B 为输入矩阵，其值如下：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----=0010001ws s w s w s w s bs b s b sbsm K K m K m C m C m K m K m C mC A ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=000w t m K B 将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即：T w b gw b x x x x x Y ][--=将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式，即：DU CX Y +=其中：⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=11001000bb b b m Ks m Ks m Cs m Cs C⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=010D 1.2 被动悬架系统的建立如图2所示，图2：被动悬架车辆1/4模型根据图2所示，建立一个主动悬架车辆1/4模型，首先建立运动微分方程：⎪⎩⎪⎨⎧+--=--+-=••••g w b s b b gw g t w b s w w U x x K x m U x x K x x K x m )()()( （3）此时矩阵状态矩阵为：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=0010010000w w bb m Ks Kt m Ks m Ks m KsA ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=0000110w w b m m Ktm B ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=1100100000b b m Ks m Ks C ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=000110b m D1.3 路面模型的建立在分析主动悬架控制过程时，路面输入是一个不可忽略的重要因素，本文利用白噪声信号为路面输入激励，)(2)(2)(000t w U G t x f t x g g ππ+-=•其中，0f 为下截止频率，Hz ；G 0为路面不平度系数，m 3/cycle ；U 0为前进车速，m/sec ；w为均值为零的随机输入单位白噪声。

车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析(1)

W
BN5"FC5
W
W
W
W
W
W
W
W A#c@W W
eW
W
W
W
W
W
W
W
W A#c@Wg
h i W !"F4 W AL"IJ W A!"FC@ W W W W a
]6 W !"F4 W 8"IJ W W W A!"FC5 W W
l dW W W W W W W W #c jWkW
_6
eW W W W W W W W
/ 主动悬架系统和控制系统的建立
/0/ 悬架系统的建立车辆悬架系统是一个多输入多输出系统-为了
研究的方便以及更好地与车辆行驶的情况相吻合本文以具有 #自由度的 $,!车辆模型为研究对象车辆模型如图 $所示=
前轴悬挂质量垂向位移
‘w12‘3]!7:45‘3]4
小)即可以取 @&,@(3@F,@K3@L,@M)在性能指标中以 ABC!和 ABCE为基准)即取 @&3@(均为 &.由最优控制理论)
把式 GLJR GQJ写成标准二次型形式 )即整理成
> 4,
89:
;< =
& ;
;
GTUVTD WUXWD (TUYWJO+
"
得
^ @FD@K " IZ@FD[@K "
W
W fa
l #c jWkWg
输出矩阵为 m6n[7o^X取矩阵 n为 !Wp !W的单的方法是让白噪声通过一成形滤波器h!iX所以前S后

车辆主动悬架控制器的仿真设计

２０学余家头校区Ｙ８号信箱５
编：４０６３０３
３丁晓东，李中川．备用电源系统的蓄电池在线监测技术．电源世界，２０（）７０００５：１—２《起重运输机械》２０（）Ｏ７２
收稿日期：２０ —０ —００６４３
延长蓄电池寿命的目的。
参考文献
１肖秀玲，王贵明，王金灿．基于Ｄ２３Ｓ４８芯片的电动车蓄电池在线监测管理系统．制造业自动化，２０Ｏ２
２Ｄ２３ｍｒＢｔｒｎｔｒＡＬＳＳＭＩＯＮＣＯＳ４８ＳａｔａｔｙＭｏｉ．ＤＬＡＥＣＤＵＴＲ，ｅｏ
表明采用ＬＧ控制方法的主动悬架可以较好地改善车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。Ｑ
关键词：主动悬架；ＬＧ控制器；仿真Ｑ
Ａｓａｔｔｎｏｕｅｏｓｏｔａｃｎｏｔｏｅｉｉａ —Ｑａｒｔ —Ｇｕｓｎ（Ｑｂｔｃ：ＩｉｒｃｓｈｗｔｕｅｐｍｌｏｔｌｈｒｔｄｇａＬｎｒｕｄａｃａｓｉＬＧ）ｃｎｏｅｆｒｔｄｏｉｒｅｙｏｓｎｅｉａｏｔｌｒｏｒｌｒ
维普资讯
车辆主动悬架控制器的仿真设计
上海理工大学机械工程学院
摘
孙跃东
王
冰
周
萍
李
春
要：建立了基于１４车辆动力学和单轮路面输入模型，应用最优控制理论进行车辆主动悬架的线性二／
次型最优（ＱＬＧ）控制器的设计，并运用ＭＡ１Ｂ邬Ⅵ Ⅱ 软件进行路面输入和１４车辆仿真分析。仿真结果１Ａ／Ｉ皿／

运用MatlabSimulink对主动悬架动力学仿真与分析

运用Matlab/Simulink对主动悬架动力学仿真与分析摘要：基于主动悬架车辆1/4动力学模型，采用LQG最优调节器理论确定了主动悬架的最优控制方法，利用matlab软件建立了主动悬架汽车动力学仿真模型，并用某一车型数据进行了动力学分析和仿真，仿真输出量可作为评价主动悬架的控制方法和与平顺性有关的车辆结构参数的依据。

关键词：主动悬架仿真 MatlabDynamics Simulation Of Vehicle Active-suspension By Using MATLAB Abstract: Linear-Quadratic-Gaussian(LQG) optional regulator theory is applied to optional control of active-suspension based on quarter vehicle dynamics model of active-suspension. Using MATLAB software，dynamics on model of vehicle of active-suspension is established to make analysis and simulation according to some actual data .Simulation output can be used to evaluate the control method of active-suspension and structure parameters of vehicle in relation to ride performance.Key words: active-suspension simulation MATLAB悬架作为现代汽车上重要的总成之一，对汽车的平顺性、操纵稳定性等有重要的影响，统的被动悬架虽然结构简单，但其结构参数无法随外界条件变化，因而极大的限制了悬架性能的提高。

行驶动力学建模、仿真及主动悬架控制器设计

目录1. 计算机仿真系统模型的建立 .......................................................... - 1 -2. LOG控制器设计 .............................................................................. - 2 -3. 计算实例........................................................................................... - 3 -4. MATLAB仿真过程.......................................................................... - 4 -5. 半车模型建模及仿真 ...................................................................... - 8 -5.1随机线性最优控制 ................................................................... - 9 -5.2预瞄控制 ................................................................................. - 11 -5.3结果比较 ................................................................................. - 12 -以单轮车辆模型为例，介绍行驶动力学计算机建模、仿真分析以及利用线性二次最优控制理论进行主动悬架LQG 控制器设计过程。

1. 计算机仿真系统模型的建立根据图7所示的主动悬架单轮车辆模型，运用牛顿运动定律，建立系统的运动方程，即： ()b b a s b w m x U K x x =-- （4）()()w w a s b w t w g m x U K x x K x X =-+--- （5）这里，采用一个滤波白噪声作为路面输入模型，即：00()2()2()g g x t f x t G uw t ππ=-+ （6）式中，xg 为路面垂向位移（m ）；G0为路面不平度系数（m3/cycle ）；u 为车辆前进速度（m/s ）；w 为数字期望为零的高斯白噪声；f0为下截止频率（Hz ）。

基于lqg方法的汽车主动悬架控制力的研究

基于lqg方法的汽车主动悬架控制力的研究
作为一种主动悬架系统，机动车悬架自适应控制系统有效改善了机动车悬架参数和行
驶性能。

利用LQG控制技术优化机动车主动悬架控制力，有助于更加精确调节和稳定悬架
系统，能够更好地满足行车要求。

LQG控制是一种综合了线性和非线性技术、采用最优分析方法设计的控制技术。

这里，LQG控制方法以线性系统为基础，通过构建合适的观测器和控制器，加以随机调节控制非
线性悬架系统，进而精确控制悬架所改变的震振。

在实际研究中，首先确定出机动车悬架系统的线性等效模型，构建LQG控制器，将系
统的状态变量投影到观测器状态空间，给出观测器状态的估计，同时建立相应的误差函数，设计出在系统最优响应的情况下出现最小均方根值的LQG控制器，保证控制器的稳定性。

最后，综合采用MATLAB平台实现只考虑汽车行程参数的悬架车控制，研究其加速状
态和减速状态下悬架系总力关系，并且结合实际应用检验耦合LQG控制器控制力的性能，
最终达到了汽车良好的悬架行驶参数和性能。

车辆悬架系统LQG控制器仿真

现代控制理论与工程小设计：车辆悬架系统LQG控制器仿真工程背景悬架是车辆的重要组成之一，用于传递车体和车轮之间的力和力矩，起缓冲和减震作用。

悬架按工作原理可分为被动悬架、主动悬架和半主动悬架。

国外在50年代提出主动悬架概念，为改善车辆悬架性能提供了一条新的途径。

目前，国外一些发达国家已经在某些车型上应用了主动悬架，国内也对主动悬架系统进行了控制算法的优化设计、理论分析及实验研究。

主动悬架具有外部能源输入，能够根据车辆的行驶状态和路面状况作出主动的响应。

从理论上讲，对主动悬架的设计可转换为对控制方法的设计。

在众多的控制方法中，具有二次型性能指标的最优一．建模过程见附页参考资料，结果为：X YFWBUAXX dtd=++=控制器性能指标：⎰+=∞→TTT T dt RU U QX X TJ 0)(1lim二．仿真过程及结果参数选取为：根据所选择参数，带入模型中，进行编程：1.确定系统状态空间表达式及性能指标表达式clear;A=[0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 ;0 0 0 0 -39.62 0 -29.23 0 0 0;0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 ;0 0 0 0 18.84 0 -19.99 0 0 0;0 1 0 -0.968 0 -1 0 0 0 0;-5207.55 0 5040.9 0 5984.90 0 0 0 5207.55 0;0 1 0 1.39 0 0 0 -1 0 0 ;-5655.74 0 -7872.79 0 0 0 6278.69 0 0 5655.74;0 0 0 0 0 0 0 0 -0.06 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.06];B=[0 0.002 0 -0.0009 0 -0.037 0 0 0 0;0 0.002 0 0.001 0 0 0 -0.041 0 0 ]';Q=[200 0 42.4 0 -100 0 -100 0 -100 -100;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;42.4 0 109.1 0 96.8 0 -139.2 0 96.8 -139.2;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;-100 0 96.8 0 100826.24 0 1197.69 0 100 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;-100 0 -139.2 0 1197.69 0 102092.1 0 0 100;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;-100 0 96.8 0 100 0 0 0 100 0;-100 0 -139.2 0 0 0 100 0 0 100];R=[0.0000083 0.00000433;0.00000433 0.00001267 ];2.用lqr命令求取最优反馈矩阵KK=lqr(A,B,Q,R);3.用lqe命令求取卡尔曼滤波器反馈矩阵KcQ0=[1 0;0 1];R0=[0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0;0 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0.1 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0.1 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0.1 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0.1 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0.1 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0.1 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1];C=[1 0 0 0 0 0 0 0 0 0;0 1 0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 1 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 1 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 1 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 1 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 1 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 1 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0 1 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 1];F=[0 0 0 0 0 0 0 0 22.51 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 22.51]'; KC=lqe(A,F,C,Q0,R0);计算结果为：矩阵K:矩阵Kc:进行SIMULINK仿真：被动悬架仿真模型（无控制）：主动悬架仿真模型：车轮路面的输入情况：随机噪声前轮：后轮：编程把输出的10维向量分离，并对比被动悬架与主动悬架的输出结果：a1=simout.signals.values(:,1);a2=simout.signals.values(:,2);a3=simout.signals.values(:,3);a4=simout.signals.values(:,4);a5=simout.signals.values(:,5);a6=simout.signals.values(:,6);a7=simout.signals.values(:,7);a8=simout.signals.values(:,8);a9=simout.signals.values(:,9);a10=simout.signals.values(:,10);b1=simout1.signals.values(:,1);b2=simout1.signals.values(:,2);b3=simout1.signals.values(:,3);b4=simout1.signals.values(:,4);b5=simout1.signals.values(:,5);b6=simout1.signals.values(:,6);b7=simout1.signals.values(:,7);b8=simout1.signals.values(:,8);b9=simout1.signals.values(:,9);b10=simout1.signals.values(:,10);figure(1),hold onplot(a1','');plot(b1',':r');hold offfigure(2),hold onplot(a2','');plot(b2',':r');hold offfigure(3),hold onplot(a3','');plot(b3',':r');hold offfigure(4),hold onplot(a4','');plot(b4',':r');hold offfigure(5),hold onplot(a5','');plot(b5',':r');hold offfigure(6),hold onplot(a6','');plot(b6',':r');hold offfigure(7),hold onplot(a7','');plot(b7',':r');hold offfigure(8),hold onplot(a8','');plot(b8',':r');hold offfigure(9),hold onplot(a9','');plot(b9',':r');hold offfigure(10),hold onplot(a10','');plot(b10',':r');hold off虚线为被动悬架，实现为主动悬架车身垂直位移：车身加速度仰俯角仰俯角加速度前悬架动速度后悬架动速度前轮路面输入后轮路面输入三．结论通过对LQG控制器的仿真研究，表明具有LQG控制器的主动悬架可以有效地降低车身垂直加速度、悬架动绕度和轮胎动位移。

基于SIMULINK的主动悬架控制器建模与仿真 2014

基于SIMULINK的主动悬架控制器建模与仿真摘要：悬架对于车辆的平顺性、操稳性和安全性等都有着重要的影响。

悬架对车身的垂向振动加速度的影响是悬架设计研究的重点。

本文在分析主动悬架的各种控制方法后，采用二自由度1／4单轮车辆模型和线性二次型Gauss(LQG)控制方法建立计算机模型在Matlab/Simulink中进行集成优化仿真。

从仿真结果分析主动悬架显著地降低了车身的垂向振动加速度，对改善汽车行驶平顺性和提高汽车行驶安全性具有较优的效果。

关键词：主动悬架；单轮模型；LQG控制；SimulinkModeling and Simulation of active suspension controller based onSIMULINKLiu Dexiong( College of engineering and technology,Southwestern University, Chongqing 404100 )Abstract：Suspension for vehicle ride comfort, handling stability and security have important influence. Suspension on the body of the effect of vertical vibration acceleration is the research focus of suspension design. In this paper, in various analysis of active suspension control methods, with two degrees of freedom and 1 / 4 single wheel vehicle model and linear two Gauss (LQG) control method to establish a computer model of integrated optimization simulation in Matlab/Simulink. From the analysis of simulation results of active suspension significantly reduces the body's vertical vibration acceleration, to improve vehicle ride comfort and improve vehicle safety and has better effectiveness.Key words：Active suspension; single wheel model; LQG control; Simulink0引言悬架系统是车辆的重要部件，对于车辆的平顺性、操稳性和安全性等都有着重要的影响，而主动悬架是悬架发展的必然方向。

基于SIMULINK的车辆主动悬架LQG控制仿真研究

ｌ一２＝ｎｏｋ。
Ｉ
在车辆悬架设计中，主要的性能指标通常是：代表乘坐
舒适性的车身加速度；影响车身姿态且与结构设计和布置有
关的悬架动行程：代表轮胎接地性的轮胎动载。ＬＱＧ控制器
设计中的目标性能指数口为悬架动行程、轮胎动位移、和车身加速度的加权平方和的积分值，表示如下：
原则性研究多具体性砑究少本文给出的对军用厢式车总成及零部件统型分析的方法根据专家的经验对每种备选统型项目进行量化处理和比较因此更加准确和直接为研究军用厢式车零部件的标准化提供了一种可供选择的分析方法
维普资讯
维普资讯
一
式中：Ｘｏ为路面位移，ｍ；Ｇｎ为路面不平度系数，ＩＩ１２胁；为参考空间频率，ｍ。；为车辆前进速度，ｍ／ｓ：Ｗ为均值
为零的高斯白噪声。
结合式（１）、式（２）、式（３）将系统运动方程和系统激励输入方程写成矩阵形式，即得出系统的状态空间方程：
Ｕ
Ｊ．Ｔ — ＱＸ＋ＵＴＲＵ）ｄｔ
００
（７）
根据牛顿定律，得出系统
的运动方程如下：
ｍｉｆ２Ｕｍ。。＝一Ｕ—ｋ。一Ｘ。）ｆ１、ｆ２１
Ｉ
式中：Ｑ为状态变量加权矩阵，为控制变量加权矩阵。
凡Ｙ＝ＣＸ＋ＤＵ（４）（５）
上二式中：为系统状态变量，ｗ为高斯白噪声输入变量，为控制输入变量即主动控制力，为系统矩阵，为控制输入矩阵，Ｃ为输出矩阵，Ｄ为直接联系矩阵，Ｆ为扰动输

基于层次分析法的主动悬架LQG控制器设计

ｇｕｓｎＬＧ控制算法能够通过给出所需的最优ａｓａ，Ｑ）ｉ
性能指标，定系统状态变量和控制变量的加权矩确
阵，为设计者提供了一定的设计空间。ＬＧ方法应Ｑ用在车辆主动悬架设计中，以由不同的性能需要可
ｅｓｆｒａｔｅａｄｐｓｉｅｓｓｅｓｏｓａｅｂｕｌｎｅｔａ／Ｓｍｕｉｋｅｖｒｎｎｔｉｌｔｎｆｌｗｅ．ＴｈｌｏｃｉｎａｓｖｕｐｎｉｎｒｉｕｄｒＭａｌｂｉｌｎｎｉｏｍｅｔｗｉａｓｍｕａｉｏｌｖｔｈｏｏｄｅ
来提出不同的目标函数，定相应的加权矩阵，确即

ＬＧ方法可以通过综合考虑车辆悬架系统中的各种Ｑ
ＫｅｗｒｓａｔｅｓｓｅｓｎＱＧｏｔｏｌｒＡｙｏｄ：ｃｉｕｐｎｉ；Ｌｖｏｃｎｒｌ；ＨＰ；ｉｌｔｎｅｓｍｕａｉｏ
础也比较完善，中的线性二次型（ｉｅｒｑａｒｔ其１ａｕｄａｃｎｉ
ＨＩＪ舌
ａｃｖｌａｏｄｃｔｓｒｄｔｒｎｄｂｓｇａａｔｉａｃｙｐｏｅｓ（Ｈ）ａｄｔｅｅｓｕａｉｏ — ｎｅｅａｔｎｉｉａｒａｅｅｍｉｅｙｉｎｌｉｈｅｒｈｒｃｓＡＰ，ｎｎｔｉｌｔｎｍｄｕｉｎｏｅｕｎｙｃｒｈｈｍｏ
汽车主动悬架的控制方法是其核心技术之一，国内外专家在控制算法方面做了大量的研究，多许

基于Simulink的车辆主动悬架LQG控制器的设计

器信号处理模型、扭矩模型、怠速模型、节气门模型、空气系统模型、起动控制模型等。
（）将基于扭矩的控制系统写入自主开发硬件，２在发动机台架上进行了测试。果表明发动机起动迅结
ＤｓｎｏＱＧｏｔｏｌｒｏｔｍｏｉｃｉｅＳｓｅｓｎＢｓｄｏｉｌｋｅｉｆｇＬＣｎｒｌｆｅＡｕｏｂｌＡｔｕｐｎｉａｅｎＳｍｕｉｅｖｏｎ
ＺＨＯＵｉＨＡＮｅｎａＫａ，Ｚｈｎ— ｎ
１系统模型的建立
１１车辆主动悬架动力学模型的建立．
收稿日期：０９０ — ８２０ — ９１基金项目：西省归国留学人员科学基金项目（０７３山２０—３
为了便于研究．将汽车简化为二自由度１／４车
很大的改善。
关键词：ＱＬＧ控制；主动悬架；ｔｂＳｍｌｋ仿真Ｍａａ／ｉｕｉ；ｌｎ
中图分类号：４２＋Ｕ６．３３文献标志码：Ａ文章编号：０５２５（０００ — ０１０１０ — ５０２１）２０２ — ３
（ｐｒｎｆＶｅｉｌｎｉｅｒｎＴｉｕｎＵｎｖｒｉｆｃｎｌｇＴｉｕｎ００２ＣｉａＤｅａｔｔｈｃｅＥｇｎｅｇ，ａｙａｉｅｓｔｏｈｏｏｙ，ａｙａ３０４，ｈｎ）ｍｅｏｉｙＴｅ
ＡｂｔａｔＡ－ｅｒｅｏ－ｒｅｏ／ｏｙｅｕｔｎｆｅｉｌｃｉｅｓｓｅｓｏｓｅｔｂｉｅ．ａｅｎｔｅｌｅｒｓｒｃ：２ｄｇｅ — ｆｆｄｍｓ１ｂｄｑａｉｓｏｈｃｅａｔｕｐｎｉｎｗａｓａｌｈｄＢｓｄｏｈｉａｅ４ｏｖｖｓｎ

车辆悬架系统LQG控制器的仿真研究

辆悬架系统中的多种因素来改善车辆性能．
悬架性能提供了一条新的途径．目前，国外一些发达
国家已在某些车型上应用了主动悬架，内也对主国
１主动悬架动力学模型
车辆悬架系统是一个多输人多输出的系统，本文以４自由度的１车体左前轮和左后轮一侧为研２／究对象，架结构如图１所示（下页）３１图１悬见ｌ４．，
ＺＯｉ，ＳＮＹｅｄｎ，ＷＡＧＢｎＨＵＰｎｇＵｕ－ｏ９Ｎｉ９
（ｏｅｅｆＭｅａｉｌｎｉｅｉｇＵｉｅｓｙｏＳａｇｉｏｃｎｅｎｅｎｌｙ，ｈｎｈｉ００３，ｈｎ）Ｃｌｇｌｏｃｎｃｇｎｒｎ，ｎｖｒｉｈｎｈｆｒｉｃｄＴｃｏｇＳａｇ０９ＣｉｈａＥｅｔｆａＳｅａｈｏａ２ａ
关键词：动悬架；最优控制器；真主仿
中图分类号：Ｐ３１９Ｔ９．文献标识码：Ａ
ＳｍｕａｉｎｓｕｙｏＱＧｃｎｒｌｒｆｒｉｌｔｔｄｎＬｏｔｏｌｏｏｅ
ｖｈｉｌｕｐｅｉｎｓｓｅｅｃｅｓｓｎｓｏｙｔｍ
Ｆ为作用在前、后轴悬挂质量处的垂向合力；１－－、２厂厂为前、后轴主动悬架控制力；、ａｂ为前、后轴到车辆质心处的距离；ｚ为车辆质心处的垂向位移．
Ａｓｒｃ：Ｌｎａ— ｕｄａｉＧｕｓｎ（ＱＧ）ｃｎｒｌｒｆｅｉｅａｔｅｓｓｅｓｎｉｄｓｎｄｂｓｄｂｔａｔｉｅｒＱａｒｔ — ａｓｉＬｃａｏｔｌｈｃｃｉｕｐｎｉｅｉｅａｅｏｅｏｖｌｖｏｓｇ

基于Simulink的车辆主动悬架LQG控制器的设计

基于S im u link的车辆主动悬架LQG控制器的设计周凯，韩振南【摘要】摘要：建立了二自由度1/4车体的数学模型，并利用线性最优化控制理论进行了汽车主动悬架的LQG控制器设计，并在Matlab/S imulink环境下进行仿真，结果表明具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性有了很大的改善。

【期刊名称】汽车科技【年(卷),期】2010(000)002【总页数】3【关键词】LQG控制；主动悬架；Matlab/Simulink；仿真传统的悬架系统，由于其刚度和阻尼是固定的，所以其性能是不变的，也是无法进行调节的。

而在主动悬架系统中，刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件进行动态调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态，所以主动悬架是悬架发展的必然方向。

1 系统模型的建立1.1 车辆主动悬架动力学模型的建立为了便于研究，将汽车简化为二自由度1/4车体单轮模型，如图1所示。

根据牛顿第二定律，系统的运动方程如下：式中，m b为车体质量；m w为非簧载质量；x b为车体位移；x w为非簧载质量位移；x g为路面输入；K s为悬架刚度；K t为轮胎刚度；U a为控制力输入。

1.2 路面输入模型的建立在分析悬架系统动态性能时，路面输入模型的建立是一个非常重要的部分。

在本文中是利用白噪声经积分的方法产生路面输入模型。

当车速为定值时，速度时域功率谱即为白噪声信号，此时路面不平度位移可以写成时域表达的形式，即当路面为C级，即普通路面，路面不平度系数G0=256×10-6（m3/cycle），路面激励信号的方差n0=0.1，车速u=20 m/s时，利用Matlab/Simulink仿真构造出的随机路面轮廓如图2所示。

2 LQG控制器的设计在汽车悬架的设计中，主要的性能指标包括:代表乘坐舒适性的车身加速度；影响车身姿态且与结构设计和布置有关的悬架动行程；代表轮胎接地性的轮胎动载荷。

LQG控制设计中的目标性能指数J即为车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移的加权平方和的积分值，表示如下：式中，q1、q2、q3分别为轮胎动位移、悬架动行程和车身垂向振动加速度的加权系数。

基于LQG最优调节器理论的车辆悬架分析及仿真

基于LQG最优调节器理论的车辆悬架分析及仿真作者：兰京来源：《科技创新与应用》2019年第10期摘; 要：文章建立了不平路面激励模型和带单轮的1/4车辆振动模型，旨在分析LQG控制器算法对于悬架性能的影响，并对车辆悬架进行综述。

对不平路面激励模型进行了仿真，证实了该模型在模拟路面情况的有效性。

用MATLAB对振动模型进行了仿真，通过选用不同的加权系数，得到了主动悬架在白噪声激励下的不同振动情况，说明加权系数的确定对LQG调节器的影响，并提出了一种确定LQG控制器加权系数的方法。

通过主、被动悬架的幅频特性曲线对比分析，得到了LQG控制器确实可以有效改善悬架系统的性能，主动悬架的工作性能优于被动悬架的结论。

关键词：LQG控制器;主、被动悬架;高斯白噪声;幅频特性;MATLAB中图分类号：TP391.9; ; ; ;文献标志码：A; ; ; ; ; ;文章编号：2095-2945（2019）10-0019-03Abstract： In this paper， the excitation model of uneven road surface and the vibration modelof 1/4 vehicle with single wheel are established. The purpose of this paper is to analyze the influence of LQG controller algorithm on suspension performance， and to summarize the vehicle suspension. The simulation of uneven pavement excitation model proves the effectiveness of the model in simulating pavement conditions. The vibration model is simulated by MATLAB， and the different vibration conditions of the active suspension excited by white noise are obtained by selecting different weighting coefficients， which shows the influence of the determination of the weighting coefficient on the LQG regulator. A method to determine the weighting coefficient of LQG controller is proposed. Through the comparative analysis of the amplitude-frequency characteristic curves of the active and passive suspension， it is concluded that the LQG controller can effectively improve the performance of the suspension system， and the working performance of the active suspension is better than that of the passive suspension.Keywords： LQG controller; active/passive suspension; White Gaussian Noise; amplitude-frequency characteristics; MATLAB前言汽車悬架连接着车桥和车架，汽车将行驶过程中车轮受到的作用力传递给车架上，对于汽车的操纵稳定性、行驶平顺性和乘坐舒适性起到了决定性作用。

基于LQG的车辆悬架系统控制仿真

基于LQG的车辆悬架系统控制仿真
白士红;唐辉辉
【期刊名称】《中国工程机械学报》
【年(卷),期】2009(007)002
【摘要】将线性二次型高斯控制(LQG)的理论应用到了车辆半主动悬架系统的控制中,通过仿真分析了其特性,LQG控制的半主动悬架系统,在悬架弹性元件支撑的所有部件的质量(简称簧上质量)的固有频率附近,悬架的平顺性和动挠度不能同时得到改善,而在中频段可以使二者同时得到改善,在低频段和接近非簧载质量的固有频率段内,改善悬架的平顺性则必然会增加悬架的动挠度.
【总页数】3页(P210-212)
【作者】白士红;唐辉辉
【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳,110168;沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳,110168
【正文语种】中文
【中图分类】U461.4
【相关文献】
1.转向姿态下车辆主动悬架系统的LQG控制研究 [J], 陈龙;张训波;江浩斌
2.1/4车辆半主动悬架LQG控制仿真分析 [J], 张志达;李韶华;张兵
3.基于SIMULINK的车辆主动悬架LQG控制仿真研究 [J], 许昭;宋晓琳;殷智宏
4.车辆悬架系统LQG控制器的仿真研究 [J], 周萍;孙跃东;王冰
5.基于LQG最优调节器理论的车辆悬架分析及仿真 [J], 兰京
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析

车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析
兰波;喻凡
【期刊名称】《农业机械学报》
【年(卷),期】2004(035)001
【摘要】通过建立1/2车辆模型和路面输入模型,应用最优控制理论进行了车辆主动悬架的LQG控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中建立系统模型并进行仿真模拟,将主、被动悬架的车身加速度、仰俯角加速度、悬架动挠度及车轮动位移4项指标进行了对比分析.仿真结果表明,具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的改善有良好的效果.
【总页数】6页(P13-17，47)
【作者】兰波;喻凡
【作者单位】广州本田汽车公司研发中心,硕士,510700,广州市;上海交通大学汽车工程研究所,教授,博士生导师,200030,上海市
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.基于AHP的车辆主动悬架LQG控制器设计 [J], 罗鑫源;杨世文
2.基于Simulink的车辆主动悬架LQG控制器的设计 [J], 周凯;韩振南
3.基于LQG控制器的主动悬架系统设计与仿真 [J], 刘小斌;刘小金
4.车辆主动悬架耗散状态反馈控制器设计与仿真 [J], 于显利;刘顺安
5.工程车辆主动悬架控制器的设计与仿真 [J], 曹培雷;王吉龙;刘卫华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。