车辆主动悬架最优控制及悬架实验台研究
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统的主动控制研究随着社会经济的发展和人们对行车安全和舒适性的要求提高,汽车悬挂系统的研究和发展成为一个热门的课题。
传统的汽车悬挂系统主要由弹簧和减振器组成,其主要作用是缓冲和减震车身的激励。
随着科技的进步和电子控制技术的发展,主动悬挂系统逐渐成为一种新的选择。
主动悬挂系统通过传感器感知车身和路面的状态,并利用电子控制单元(ECU)控制悬挂系统的参数和工作方式。
主动悬挂系统可以根据道路情况和车速自动调节悬挂刚度和减震器的阻尼力,以实现更好的悬挂效果。
主动悬挂系统的研究主要集中在以下几个方面:1. 主动悬挂系统的动力学模型:研究主动悬挂系统的动力学特性,建立合理的模型,以便后续的控制算法设计和仿真分析。
2. 车身姿态控制:主动悬挂系统可以通过调节车身的姿态来改善车辆的稳定性和驾驶性能。
研究者通过设计反馈控制算法,使主动悬挂系统能够实时调节悬挂刚度和减震器的阻尼力,以实现车身的主动控制。
3. 路面感知和状态估计:主动悬挂系统需要通过传感器感知车辆行驶的路面情况,并对路面的状态进行估计。
研究者通过使用加速度计、角度传感器和车轮转角传感器等传感器,实时获取车身和路面的状态信息。
4. 控制算法设计和优化:主动悬挂系统的控制算法设计非常重要,可以通过设计合理的控制策略来提高悬挂系统的性能。
研究者通过使用PID控制算法、模糊控制算法和神经网络等方法,优化主动悬挂系统的控制策略。
5. 实验验证和性能评估:研究者通过在实际车辆上安装主动悬挂系统,并进行实地测试和性能评估,验证研究成果的可行性和有效性。
汽车悬挂系统的主动控制研究是一个复杂而有挑战性的领域,涉及多学科的知识和技术。
随着科技的不断进步,主动悬挂系统将会在未来得到更广泛的应用,为驾驶人提供更安全、舒适和平稳的行车体验。
车辆电液主动悬架PID最优控制研究
森
林
工Hale Waihona Puke 程 Vo 1 . 3 0 No .1
F 0RES T ENGI NEERI NG
J a n . ,2 0 1 4
车辆 电液 主 动 悬 架 P I D最 优 控 制 研 究
赵 强 ,范超 雄 ,孙 子 尧 ,陈 杰
( 东北 林 业 大 学 交 通 学 院 ,哈 尔滨 1 5 0 0 4 0 )
p e r f o r ma n c e a n d s t e e r i n g s t a b i l i t y ,t h e o u t e r l o o p a d o p t e d t h e o p t i m a l c o n t r o l( L Q G) i n o r d e r t o a t t e n u a t e t h e s y s t e m v i b r a t i o n s .
动 悬 架及 P I D控制主动悬架有明显改善。
关键 词 :主动 悬 架 ;1 / 4车 辆 模 型 ; 内外 环 ;仿 真 中 图 分 类 号 :S 7 7 6 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 1— 0 0 5 X ( 2 0 1 4 )0 1 —0 0 6 8— 0 5
Z h a o Q i a n g ,F a n C h a o x i o n g ,S u n Z i y a o ,C h e n J i e
( T r a f f i c C o l l e g e ,N o r t h e a s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y ,H a r b i n 1 5 0 0 4 0 )
车辆主动悬架最优控制
图 1. q1=3.35E5 ,q2 =40.5E5 的幅频特性图 由图 1 可以看出主动悬架的车身加速度、悬架动扰度、轮胎动载荷幅频特性图同被动悬架相 似,同样具有双峰,不同的是在低频固有频率附近,主动悬架的响应幅值明显减小,且变化 平缓, 主动悬架的减振性能较为突出; 在高频固有频率附近, 主动悬架的响应幅值变化较大 。 可知取该组权系数时,主动悬架的减振性能的改善程度不够理想; 2) 取 q1=3.35E8,q2 =40.5E8 时,由程序得 k1 =63640;k2=4863;k3 =-36146;k4 =-904;及 系统的传递函数和幅频特性,绘制幅频特性图 %主动悬架 q1=3.35e8;q2=40.5e8 时的仿真程序: m1=36;m2=240;kt=160000;q1=3.35e8;q2=40.5e8; A=[0 1 0 -1;0 0 0 0;0 0 0 -1;0 0 kt/m1 0]; B=[0;1/m2;0;-1/m1];D=[0;0;1;0]; C=[0 0 0 0;1 0 0 0;0 0 1 0]; E=[1/m2;0;0];H=[0;0;0]; Q=[q2 0 0 0;0 0 0 0;0 0 q1 0;0 0 0 0];R=[1]; [K,P,F]=lqr(A,B,Q,R) M=A-B*K; N=C-E*K; G=ss(M,D,N,H); G1=tf(G) i=1; for s=0:0.1:80 s=s*2*pi*j; G11=(150.6*s^3 + 1.673e004*s^2 + 1.179e006*s + 1.653e-008)/(s^4 + 45.36*s^3 + 5473*s^2 + 9.005e004*s + 1.179e006);
汽车主动悬架及控制方法的研究
摘要作为整体车辆的重要组成部分,。
车辆悬架对汽车的各项性能(包括汽车操纵稳定性、行驶平顺性和行驶速度等)产生重大影响。
传统的被动悬架一般由具有阻尼元件和固定参数的弹性元件组成,被设计为适应某一种路面,不利于进一步提高车辆性能。
20世纪70年代工业发达国家已经开始研究基于振动主动控制的主动、半主动悬架系统。
近年来随着机械动力学、测控技术、电子技术等学科的快速发展,车辆悬架系统由传统被动隔振发展到新兴的振动主动控制。
尤其是信息科学中对模糊控制、人工神经网络、自适应控制、最优控制等的研究,悬架系统振动控制技术在现代控制理论指导变得更趋完善,同时已推广应用于车辆悬架系统的振动控制,悬架系统振动控制技术得到了快速发展。
与此同时,伴随着车辆结构和功能的不断改进和完善,研究车辆振动,设计新型悬架系统,将振动控制到最低水平是提高现代车辆品质的一项极为重要的措施。
关键词:主动悬架控制策略模糊控制ABSTRACTSuspension system is an important part of the vehicle., Vehicle suspension performance is one of the important factors,which affects vehicle’s ride comfort, handling stability and speed .Traditional passive suspension generally consists offixed paramete elastic member and damping components, it is designed to accommodate a particular surface, which limits further improvemennt of vehicle performance. in 1970s, industrial countries have begun to study active vibration control which is based on active, semi-active suspension system. In recent years, the rapid development of electronic technology, control technology, mechanical dynamics and other disciplines,makinng the vehicle suspension system develop from the traditional passive control to active vibration control.especially the research of optimal control, adaptive control, fuzzy control, artificial neural networks and other research in information science . Not only the suspension system vibration control technology which is under the guidance of mordern control is more perfect,but also it has been applied to the vehicle suspension system’s vibration control, so The suspension system vibration control technology is made to the rapid development. with the continuous improvement and perfection of the vehicle structure and function, the research of the vehicle vibration, the design of new type suspension systems, and The vibration control to the lowest level is of the most important measures to improve the quality of modern vehicles.Key words; active suspension control strategy fuzzy Control目录摘要........................................................................... 错误!未定义书签。
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统的主动控制研究汽车悬挂是指底盘与车轮的连接部分,用于阻尼车体与路面震动的传递,保证汽车在行驶中的舒适性、稳定性和安全性。
悬挂系统的重要性不言而喻,因此,在汽车制造技术的不断发展中,悬挂系统的研究与发展也是一个不可忽视的领域。
在过去的几十年中,悬挂系统已经发展了几个世代,不断更新换代,从刚性悬挂系统到空气悬挂系统,再到电子悬挂系统,经历了长足的进步。
然而,如今的汽车悬挂系统并不能满足人们对悬挂系统的需求,尤其是在安全性、稳定性和舒适性方面还有很大的提升空间。
因此,对悬挂系统的主动控制技术的研究已经成为了汽车悬挂技术领域发展的重点,主动控制技术的出现为悬挂系统的发展带来了更广阔的前景。
主动控制是一种由电子系统控制的技术,它采用传感器和计算机系统实时检测车辆行驶状态,并对悬挂系统进行调节。
它可以在不同路况下提供最佳的悬挂刚度和阻尼,从而使车辆的舒适性和稳定性得到提高。
主动控制技术需要的主要部件有传感器、执行器、电子控制模块和软件系统。
主动控制技术的实现方法主要有以下几种:1.电磁式隔振器这是一种基于电磁力对车身进行隔振的方法。
电磁式隔振器的主要优点是操作简单、响应速度快、可靠性高和可调节性强等特点。
2.主动悬挂主动悬挂是运用了对路面震动进行反馈控制的方法。
当路面出现不平时,车辆的悬挂系统可以通过传感器感知到,然后通过电路系统控制若干个活塞,来调整悬挂的刚度和阻尼。
这样就可以通过主动控制的方式使车辆的悬挂系统更加舒适。
3.电液式悬挂电液式悬挂是指利用液压或电控制系统对车辆的悬挂系统进行调节。
具有升降高度、变形、硬度、阻尼等多种调节功能,可根据不同的驾驶环境随时进行变化,从而更好地保证车辆的稳定性和舒适性。
车辆主动悬架最优控制
车辆主动悬架的控制研究悬架就是汽车的重要装置之一,它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通过性等多种使用性能有着很大的影响。
设计优良的悬架系统,对提高汽车产品质量有着极其重要的意义。
目前,汽车上普遍采用的就是弹性元件与减震器组成的常规悬架,从控制力学的角度,将这种悬架称为被动悬架。
实践与研究结果都表明,常规悬架受到许多限制,即使采用优化方法来设计也只就是将其性能改善到一定程度。
为了克服常规悬架对其性能改善的限制,在汽车中采用与发展了新型的主动悬架。
主动悬架能够根据路面情况及汽车运行的实际状态进行最优反馈控制,使汽车整体行驶性能达到最佳。
主动悬架的主要特点就是能够主动提供能量,与传统被动悬架相比,其最大的优点在于具有高度的自适应性。
一、 车辆主动悬架系统建模主动悬架的分析模型如图3、3所示,图中u 为主动悬架执行机构的作用力。
主动悬架的运动微分方程为:⎪⎩⎪⎨⎧---==)(01..11..22x x k u x m u x m t (1)状态变量、输出向量的选取同被动悬架,且为了便于与被动悬架的比较分析,选取与被动悬架模型相同的输入信号,路面激励仍为选白噪声)(t ω,根据微分方程组(1),建立如下所示的状态方程与输出方程⎪⎩⎪⎨⎧+=++=Eu Cx y t D Bu Ax x )(ω。
(2)式中:⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=0001000000010101m k A t ;⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=121010m m B ;⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0100D ;⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=010*********C ;⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0012m E 汽车悬架可认为就是一种连续线性的随机最优控制系统,由最优线性滤波器串接确定性调节器的最优反馈增益系数矩阵组成。
这两部分参数可分别加以确定。
对于控制要求的性能指标就是二次函数积分型的调节器问题,外界干扰就是高斯白噪声,综合性能指标为:dt t u t R t u t X t Q t X u J T T ⎰∞+=0)]()()()()()([)( (3)此处认为汽车主动悬架的最优控制器为一个终端时间无限的线性调节器,问题仍就是寻找最优控制)(t u ,使目标函数J 取极小。
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统的主动控制研究汽车悬挂系统是汽车重要的组成部分,它直接影响到汽车的操控性、舒适性和安全性。
随着科技的不断进步,汽车悬挂系统也在不断进行着创新与改良。
主动悬挂系统是其中的重要发展方向之一,通过主动控制技术,可以实现对悬挂系统的实时调控,从而提高汽车的操控性和舒适性。
本文将对汽车悬挂系统的主动控制进行研究,探讨其在汽车领域的应用和发展前景。
一、汽车悬挂系统的发展历程汽车悬挂系统起源于汽车的发明,最初的悬挂系统是由弹簧和减震器组成。
随着汽车的发展,悬挂系统也逐渐演变出了不同的类型,包括独立悬挂、双横臂悬挂、麦弗逊悬挂等。
这些悬挂系统在一定程度上提高了汽车的操控性和舒适性,但是仍然存在一些局限性,比如在不同路况下的表现不一致、无法实现动态调节等。
为了克服传统悬挂系统的局限性,人们开始研究主动悬挂系统。
主动悬挂系统采用了传感器、执行器和控制算法等先进技术,可以根据路况和驾驶需求实时调整汽车的悬挂硬度、高度和角度,从而提高了汽车的操控性和舒适性。
二、主动悬挂系统的原理和关键技术主动悬挂系统的核心是实时控制,其原理是通过传感器感知汽车的运动状态和路况,然后通过控制算法计算出最佳的悬挂参数,并通过执行器实时调整悬挂系统。
主动悬挂系统的关键技术主要包括以下几个方面:1. 传感器技术:包括汽车姿态传感器、路况传感器和悬挂位移传感器等,用于实时获取汽车的运动状态和路况信息。
2. 控制算法:包括模糊控制、神经网络控制和模型预测控制等,用于根据传感器获取的数据计算出最佳的悬挂参数。
3. 执行器技术:包括电磁阀、液压阀和电机等,用于实现对悬挂系统的实时调节。
通过以上关键技术的应用,主动悬挂系统可以实现对悬挂系统的精准控制,从而提高汽车的操控性和舒适性。
未来,随着技术的不断革新,主动悬挂系统将会迎来更大的发展。
一方面,随着汽车电子技术和传感器技术的日益成熟,主动悬挂系统的实时性和精准度将会得到进一步提高。
随着人工智能和大数据技术的不断发展,控制算法也将会变得更加智能化和自适应,从而更好地满足不同路况和驾驶需求。
汽车主动悬架最优控制研究
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汽车主动悬架最优控制研究
作者:孙秀明
来源:《中国科技博览》2013年第15期
摘要:本文主要根据汽车主动悬架模型,对该主动悬架进行最优控制的研究,通过SIMULINK计算机软件进行仿真,验证了主动悬架减振效果。
关键字:、减振器汽车主动悬架最优控制
【中图分类号】U461.6
引言:
随着国内汽车行业的发展,对汽车主动悬架的研究有一个很重要的方面,即控制规律的设计。
本文主要采用最优控制理论对汽车主动悬架系统进行研究,使汽车获得较好的平顺性和操纵稳定性。
1.两自由度汽车悬架的振动数学模型
6 总结
通过计算机仿真结果的研究和分析,主动悬架汽车采用最优控制策略后,车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷响应值都较小,这就有利于提高目前使用的被动悬架汽车的行驶平顺性和操纵稳定性,提高汽车使用舒适性。
参考文献:
[1] 魏宸官. 电流变技术. 北京:北京理工大学出版社,2000
[2] 徐顺香,汽车悬架最优控制的研究与结果分析,武汉理工大学学报,2003。
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统的主动控制研究汽车悬挂系统是车辆重要的组成部分,它直接影响着车辆的稳定性和行驶舒适性。
传统的汽车悬挂系统是被动的,只能根据路面的情况进行减震和缓冲,无法主动地对路况进行调整。
随着科技的不断发展,主动控制的悬挂系统逐渐成为汽车制造商和消费者关注的焦点。
本文将深入探讨汽车悬挂系统的主动控制研究,包括其原理、优势和应用前景等方面。
一、主动控制悬挂系统的原理主动控制悬挂系统的原理是利用传感器和控制器来感知车辆的运动状态和路面情况,然后通过执行器主动地调整悬挂系统的工作状态,以达到提高车辆行驶稳定性和乘坐舒适性的目的。
它可以根据车辆所处的环境和路况实时地调整悬挂系统的刚度、高度和减震力等参数,从而使车辆在各种路况下都能保持平稳的行驶和乘坐舒适。
主动控制悬挂系统通常包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器用于感知车辆的运动状态和路面情况,如加速度传感器、车速传感器、悬挂位移传感器等;控制器则根据传感器采集到的数据进行实时计算和分析,并通过执行器来调整悬挂系统的工作状态。
相较于传统的被动悬挂系统,主动控制悬挂系统具有以下几点优势:1. 提高行驶稳定性。
主动控制悬挂系统可以根据车辆的运动状态和路面情况实时地调整悬挂系统的工作状态,从而有效地减轻车辆在转弯、加速和减速时的侧倾和纵向俯仰,提高行驶稳定性。
4. 能够适应不同的驾驶模式。
主动控制悬挂系统可以根据不同的驾驶模式进行调整,如舒适、普通和运动模式,满足不同驾驶者的需求。
5. 增强安全性能。
主动控制悬挂系统可以提供更加灵活的悬挂调整,从而提高车辆在紧急情况下的安全性能。
随着汽车科技的不断发展,主动控制悬挂系统在未来有着广阔的应用前景。
目前,主动控制悬挂系统已经在一些高端车型上开始大规模应用,并且随着成本的不断下降,预计将会逐渐普及到中低端车型中。
在未来,随着自动驾驶技术的发展,主动控制悬挂系统还可以与车辆的自动驾驶系统相结合,实现更加智能化的车辆控制。
车辆主动悬架系统的最优控制研究
型各参数见下页表1。
4 8 汽车工业研究•月刊2018年第8 期
由牛顿第二定律得系统运动方程为:
m2x2 = u
(1 )
mlxl = - u - k r(xx- x0)
(2 )
系统状态变量为车轮速度a , 轮胎动载
, 车身速度奐,悬 架 动 行 程 , 系 统状态方程为:
jx^ A x+ B u + F ,,
⑴
\y^Cx+Du
yi}
式⑶中:
「 A_ / A~ /
L
0
0.0125 0 0
2 x l 〇6 0
00
00
00
-10
〇〇
1
I I, 」
丨 B =[/丄r^ 丄m2 〇」 =L[0.0125 0 0.002 J]T
C是单位矩阵,D是 4X1 阶的零矩阵, Fw
是路面干扰输人"。
( 2 ) 被动悬架模型
限制 [12_14]。设 定 LQR控 制 目 标 量
为 车 身 加 速 度 、悬架和轮胎位移
的加权平方和积分即:
,〇 /=
^ f [ ? l( X 2 ~ Xl)
^ P X 2] d t
(7) 其 中 P 是车身加速度的加权 系数,A 是悬架动行程,心是 轮 胎 动 位 移 。将 目 标 性 能 指 数 / 改为矩阵形式为:
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统是提高汽车行驶性能和乘坐舒适度的关键技术之一。
传统的悬挂系统主要是通过被动地改变车身在路面上的位移和姿态来实现对车辆动态特性的调节。
然而,这种被动调节方式受限于路况和车速等因素,无法实现更高级的车辆控制和优化。
为了进一步提升汽车悬挂系统的性能,人们开始研究和开发主动控制技术,以实现更高级的车辆动态控制和响应。
1. 主动悬挂系统:利用电动液压伺服阀或线性电机等装置来主动改变悬挂系统的硬度、阻尼和高度等参数,从而实现对车辆动态特性的主动调节。
这种主动悬挂系统适用于高端豪华车型,可以提供更高级的车辆控制和乘坐舒适度。
2. 主动悬挂系统配合动态稳定控制系统:在传统的动态稳定控制系统的基础上,增
加主动悬挂系统,可以实现对车辆姿态、侧滑和横摆等动态特性的主动调节,从而提高车辆的行驶稳定性和操控性。
这种技术适用于中高端车型,如大众的DCC和奥迪的Magnetic Ride等。
3. 主动悬挂系统配合路况感知系统:利用前置雷达、摄像头和激光雷达等传感器获
取路面的信息,并结合车辆传感器的数据,对悬挂系统的硬度、阻尼和高度等参数进行实时调节,以适应不同的路况和行驶环境。
这种技术适用于高端豪华车型,如玛莎拉蒂的Skyhook和捷豹路虎的Adaptive Dynamics等。
此外,随着电动汽车和自动驾驶技术的快速发展,汽车悬挂系统的主动控制也面临新的挑战和机遇。
未来,主动悬挂系统将更加智能化和个性化,可以通过车载云端系统和人工智能算法等技术,自动学习驾驶者的驾驶习惯和路况偏好,并实现个性化的车辆动态特性调节,从而提升车辆的性能和乘坐舒适度。
汽车主动悬架最优控制研究
s
m l
越卿曩I 呈 j 辩蛹
图 1两 自由度汽车悬架振动数学模 型
lj f } { 越
∞
1 状态方程 的建立 . 2
今 x x, x x, 状 态矢 量 ; X I一 h2 ix ̄ ]。 2 。i oi 为 一 , 一 即 =x xX ,-o‘ 2 X x
{∞
的车身加速度 , 悬架 的动挠度 X x和 车轮相对 的动载荷有一定 的要 2 。 - 求, 在确定评价函数时 , 除应考虑与控制能量成正 比的控制量平方[(j u1 )
外, 还应考虑X ,2X,1X, 2 X l -o引入控制矢量 : - X
}
0 1 ∞ 瑚 30 a 4口 0 S。 a so o 瑚 鼬
—
控 制 阻尼 力 为 := Kx 15 2x- 1 27 x + 1 5 1x 一 0 x u 一 一 3 0 (zx+ 0 5 2 6 7 (一o 3 8I ) x )
—
汽车车身的速度;。 i—— 汽车车轮的速度 ;
路面输入可 由一单位白噪声通过一积分器产生 。用公式描述为:
, I
』
_ l
26 0 ; 3 . 5 1 r I .x1 q =7 3 x 0 ; = 。 -
m 2 x
.
2 c 一 l F K (一 - o + ∞ 2 i) + s 2 ) + x x=
1
f
.
m1 + {lx一 9x- 1一 — s2X= x K(— 0 C0 2- )F K(一 1 0 1 x ) ( X x ) J 式中:
一
式中: K为反馈矩阵 , L由黎卡提方程 :L + B ~ '_ L Q O解 一 A L R BL AT— = r
车辆主动悬架最优控制的分析
车辆主动悬架最优控制的分析
汽车悬架可认为是一种连续线性的随机最优控制系统, 由最优线性滤波器串接确定性调节器的最优反馈增益系数矩阵组成。
这两部分参数可分别加以确定。
对于控制要求的性能指标是二次函数积分型的调节器间题, 外界干扰是高斯白噪声, 文章通过分析悬架系统的动力学模型根据力学理论分析建立了被动悬架系统的状态方程。
又通过MATLAB仿真建立路面的激励模型,利用最优控制理论研究其二次性能指标的加权系数最优化的方法来达到改善系统性能的目的。
对于悬架这一线性系统而言要综合考虑车身加速度、悬架动挠度、轮胎动变形这些彼此冲突的性能。
最优控制理论通过闭环最优反馈控制,实现系统性能之间的最优化。
最优控制二次性能指标为个指标的加权系数,取决于对系统性能的要求,根据车辆主动悬架系统的特点 ,比较研究了 3 种不同的最优控制方法。
常用的是工程近似最优控制方法 ,为进一步消除稳态误差 ,可以引入积分控制。
与上述方法不同 ,对系统进行最优控制时 ,采用积分策略增广系统状态方程 ,并引入期望衰减度定义性能指标构造系统的最优控制。
仿真结果表明 ,在文中所构造的最优控制和前馈控制的复合控制下 ,悬架系统具有相对最佳的性能。
本文研究了主动悬架系统的最优控制问题,针对主动悬架系统的特点,在应用前
馈控制对主动悬架系统扰动进行补偿的基础上,采用积分策略,增广系统状态方程,并引入期望衰减度定义性能指标构造系统的最优控制。
仿真结果表明,在复合控制下 ,主动悬架系统具有较好的缓冲性能。
总体来看本篇论文的创新点是将最优控制应用到了主动悬架系统的控制当中,并对被控对象建立了数学模型,并通过仿真进行了验证。
汽车主动悬架的最优控制分析
M 一簧 载质 量 , 一
一 一
轮胎 刚度 ,Nm; /
一
一
一
悬架 的弹 簧 刚度 ,N/ m; 悬架 阻尼 系 数 ,N・/ Sm。
稳定 性 , 即难 以同时 满足 悬架 的 “ 软硬 ”特 性 。
一
一
在 某 个 特 定 工 况 下 按 目标 优 化 出 的 被 动 悬 架 系 统 ,一 旦 载荷 、车 速 和路 况等 发 生变 化 ,悬 架在 新 的工 况 下便 不 再是 最优 ,在 结构 设计 上 只 能是
+gtb I aR +车  ̄ l n +
丘 警 +( + = 一[ 一] ( ] )
(+ 击等 ( ] ( 9 )
2 矢量 方程
以 X = 4 X2 X4 X2 Xo 作 X3 X、 x3 X。 。 X
为 系统 状态 矢 量 ,结合 系 统运 动方 程可 写成 状态
丘(+[ . 丢 击厶 ] L
J ] +
(一E 一] - , 1b, ( ) a + )
&Mw= ,X ) 十 一 ) ( r Kr 。一 一 ( K( 8 )
主 动 悬架 与主 动 悬架 的 区别 。本 文 分析 主动 悬 架
的半车 模型 ( 图 3所 示) 如 。
M3, K( — K Z一 2 ( = ,o z一 。 Z) X ) 一 3 )
集 美 大学 优秀 青 年骨 干教 师基 金 资助 (0 10 1 ;福 建省 青年 人才 项 目(3 5 1 。 2 11 0 ) 3 F0 0) 作者 简 介 :胡 景煌 (9 3 ,男 ,副教 授 ,研 究方 向 :汽车 操稳 性 虚拟 仿真 技术 。 15 一)
满 足平 顺性 和操 纵 稳 定性之 间矛 盾 的折 中。 为 克 服这 个 缺 陷 ,国外 在 五十 年代 提 出了主
车辆EHA主动悬架PID控制的试验研究
中图分类号:U463.33 文献标识码:A 文章编号:1001—3881《2009)4—094—3
The Experimental Study 011 Vehicle Active Suspension with Electro-hydrostatic Actuator
Keywords:Active suspension;Electro—hydrostatic actuator;PID control;Simulation
作为汽车的一个组成部分,悬架隔离来自路面的 冲击以保持乘坐舒适性,同时控制车体的姿态以保持 汽车安全、稳定行驶。传统被动悬架是根据汽车的综 合性能要求,针对特定的路面状况和汽车运行状况进 行设计的,系统振动特性固定不变¨-。
传感器信号、电流检I 测信号等外部指令
f无刷直 \流电机
控制电路 l<===刊位置传感器信号
图9 EHA汽车主动悬架样机试验系统
试验时各项参数与上述仿真的参数一致,在图9 所示的试验台上分别进行正弦模拟路面输入下汽车被 动悬架、PID主动控制悬架台架试验,其响应结果如 图10所示。
由图10可知,PID控制EHA主动悬架明显降低 了车身的振动,但与图5仿真结果相比,图10(b)试 验结果降低得有限。主要是因为仿真时在较理想情况 下进行的,而试验时受到试验台、EHA样机等复杂 因素的影响。
KOU Farong
(Department of Vehicle Engineering,Xi’an University of Science and Technology,Xi’an Shaanxi 710054,China)
Abstract:The structure and working principle of a new kind of vehicle active suspension with electro.hydrostatic actuator
车辆主动悬架最优控制及悬架实验台研究
车辆主动悬架最优控制及悬架实验台研究湖南大学硕士学位论文车辆主动悬架最优控制及悬架实验台研究姓名:许昭申请学位级别:硕士专业:车辆工程指导教师:郭孔辉;宋晓琳20070420硕士学位论文摘要悬架是现代汽车上的重要总成之一。
它的功用是把路面作用于车轮上的各种力都传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。
除此之外,还应具有良好的减振和缓冲能力,以缓和由于路面不平传给车架或车身的冲击载荷,保护车身、乘客和货物,抑制车轮的不规则振动。
由于外界干扰引起的车辆振动是影响车辆性能的重要因素。
车辆振动会影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性及车俩零部件的疲劳寿命,因此有效控制车辆振动成为提高车辆整体性能的一项具有实际意义的迫切任务。
为了提高悬架的性能,出现了主动悬架和半主动悬架。
车辆主动悬架设计的关键任务之一,就是要寻求一个能够为车辆提供良好性能的控制律。
许多学者提出了各种不同的控制理论,如:天棚阻尼控制、最优控制、模糊控制及神经网络控制等。
本文对这几种常见的控制算法进行了介绍并重点研究了随机线性最优控制算法。
最优控制的优点在于根据系统的状态变量并通过评价指标的最小化得到一个最优的综台性控制指标,状态变量可以根据需要进行选择,对控制变量的要求可以通过加权值进行协调,这非常适合于多目标的控制,如协调动载、操纵稳定性及舒适性等。
本文通过建立1/4车辆模型,应用最优控制理论进行了车辆主动悬架的LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中建立系统模型并进行仿真。
将仿真结果与被动悬架仿真结果进行对比分析。
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;对操纵稳定性的提高在低频区也有较好的效果。
各种主动悬架控制算法层出不穷,但往往理论研究有余、实际验证不足。
悬架实验台具有计算机仿真和道路实验不可比拟的优势,对悬架性能的检测和控制算法的实验研究意义重大。
汽车主动悬架技术的研究现状
汽车主动悬架技术的研究现状汽车主动悬架技术是指车辆悬架系统能根据实时道路条件和驾驶需求主动调节悬架硬度、高度、稳定性等参数的技术。
通过主动悬架技术,可以使车辆在不同的路况和驾驶模式下获得更好的悬架性能,提供更舒适、稳定和安全的驾驶体验。
在近年来,随着科技的不断进步和需求的不断增加,汽车主动悬架技术得到了广泛的研究和应用。
本文将重点介绍主动悬架技术的研究现状并对其进行探索。
主动悬架技术的研究主要涉及到悬架系统的硬件结构和控制算法两个方面。
在硬件结构方面,主要研究了可变硬度悬架、可变高度悬架和可变稳定性悬架等。
这些悬架系统通过改变悬架中的弹簧、减振器和支撑点等部分的性能参数来实现悬架的主动调节。
例如,可变硬度悬架可以根据驾驶模式和道路条件实时调整悬架的硬度,提供更好的舒适性和操控性。
可变高度悬架可以根据路况调整车身的高度,提高通过性和稳定性。
可变稳定性悬架则可以根据车辆的动力状态实时调节悬架的稳定性,提高车辆的操控性。
目前,在这些硬件结构方面的研究已经取得了一定的成果,许多汽车企业已经开始在高端车型上应用了这些技术。
在控制算法方面,主要研究了悬架系统的控制策略和调节算法。
悬架系统的控制策略主要包括主动悬架控制和协调悬架控制两种。
主动悬架控制是通过传感器实时采集车辆和道路的信息,然后根据预设的控制算法计算出悬架的调节参数来实现主动调节的目的。
协调悬架控制则是通过车辆的电子控制单元(ECU)实时协调悬架系统和其它部分的工作,以提升整车的性能。
在调节算法方面,主要应用了模糊逻辑控制、神经网络控制和最优控制等方法。
这些算法通过将悬架系统的调节过程建模为一个最优化问题,并根据具体的需求和约束条件求解最优解,从而实现对悬架系统的精确调节。
目前,这些控制算法在实际应用中已经取得了较好的效果,但仍然存在一些问题需要进一步研究和解决。
除了硬件结构和控制算法方面的研究,主动悬架技术还需要解决一些实际应用中的问题。
首先是成本问题,主动悬架技术的研发和生产成本较高,导致其在市场上的价格较高,限制了其推广和应用。
汽车主动悬架控制系统的发展研究报告
目录1引言12汽车悬架系统的类型和应用12.1被动悬架12.2主动悬架22.3半主动悬架23主动悬架控制系统国内外研究现状24汽车悬架的控制策略34.1天棚阻尼与开关阻尼控制34.2随机线性二次最优控制34.3模糊控制44.4神经网络控制44.5预测控制44.6滑模变构造控制54.7复合控制55控制方法的展望55.1注重控制策略的综合运用55.2注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究55.3注重悬架系统模型的降阶研究66结论6参考文献:6汽车主动〔半主动〕悬架控制系统的研究开展1引言汽车主动悬架目前是国内外研究的热点问题,研究的关键技术主要在控制策略的选择上及执行器的研发方面。
国外由于本钱问题,一些油气主动悬架也仅限用在一些高级轿车上,国内在此方面还处在研发及试验阶段,离主动悬架系统普遍使用在轿车上的时代还较远。
2汽车悬架系统的类型和应用悬架是车架与车桥之间一切传力装置的总称,它的主要功用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩,缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的振动,以保证汽车能平顺行驶。
衡量悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性; 即乘坐舒适性和操纵稳定性,但这两个方面是相互排斥的性能要求。
由于被动悬架的刚度和阻尼系数是固定的,无法根据不同的使用要求自适应地改变,在构造设计上只能是满足平顺性和操纵稳定性之间矛盾的折衷。
为服这个缺陷,国外在五十年代提出了“主动悬架〞的概念。
主动悬架的特点是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进展动态自适应调节。
主动悬架包控制单元和力发生器,力发生器的作用下使悬架的特性得到控制,如同改变了悬架的刚度和阻尼系数,其中最关键的是控制算法的优劣。
2.1被动悬架被动悬架, 由弹性元件和不可变参数的减振器组成, 只能在特定工况下到达最优, 缺少对变载荷、变车速、不可预测路况的适应性。
被动悬架是传统的机械构造,由弹簧、减震器和导向机构组成。
被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调,只能在特定的工况下到达最优减振效果,存在明显的共振峰,难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性,缺乏灵活性。
《基于智能控制的汽车主动悬架控制策略研究》范文
《基于智能控制的汽车主动悬架控制策略研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,汽车的安全性和舒适性已成为消费者关注的重点。
作为汽车底盘系统的重要组成部分,悬架系统对于车辆的稳定性、舒适性和安全性起着至关重要的作用。
传统被动悬架系统虽然已经能满足基本的驾驶需求,但在复杂路况和高速驾驶时仍存在局限性。
因此,基于智能控制的汽车主动悬架控制策略的研究显得尤为重要。
本文将就基于智能控制的汽车主动悬架控制策略进行深入研究,以期为汽车悬架系统的优化提供理论支持。
二、汽车主动悬架系统概述汽车主动悬架系统是一种通过传感器实时感知路面状况和车辆状态,利用控制器对执行机构进行精确控制的系统。
相比传统被动悬架系统,主动悬架系统具有更好的适应性和控制性能,能更好地应对复杂路况和高速驾驶时的挑战。
三、智能控制在汽车主动悬架系统中的应用智能控制技术在汽车主动悬架系统中的应用,主要表现在对传感器数据的处理、控制策略的制定以及执行机构的控制等方面。
其中,传感器负责实时感知路面状况和车辆状态,控制器则根据传感器数据制定合适的控制策略,并通过执行机构对车辆悬架进行精确控制。
四、基于智能控制的汽车主动悬架控制策略研究4.1 传感器数据融合技术传感器数据融合技术是智能控制在汽车主动悬架系统中的重要应用之一。
通过将不同类型传感器的数据进行融合,可以更准确地感知路面状况和车辆状态,为制定合适的控制策略提供依据。
4.2 模糊控制策略模糊控制策略是一种基于模糊逻辑的控制方法,适用于处理不确定性和非线性问题。
在汽车主动悬架系统中,模糊控制策略可以根据传感器数据和车辆状态,制定合适的控制策略,以实现对车辆悬架的精确控制。
4.3 神经网络控制策略神经网络控制策略是一种模拟人脑神经网络的工作方式,具有强大的自学和适应能力。
在汽车主动悬架系统中,神经网络控制策略可以通过学习大量数据,自动调整控制参数,以实现对车辆悬架的优化控制。
五、实验与结果分析为了验证基于智能控制的汽车主动悬架控制策略的有效性,我们进行了实车实验。
汽车悬挂系统的主动控制研究
汽车悬挂系统的主动控制研究随着汽车行业的不断发展,汽车悬挂系统的主动控制技术也越来越受到关注。
汽车悬挂系统是汽车的重要部件之一,对车辆的操控性、舒适性和安全性影响极大。
传统的汽车悬挂系统是被动式的,只能被动地适应道路状况和车辆负荷变化。
随着先进的电子控制技术的应用,汽车悬挂系统的主动控制技术不断成熟,为汽车提供了更优越的悬挂性能。
汽车悬挂系统的主动控制技术是指通过传感器获取车辆状态信息,然后由电子控制单元对悬挂系统进行实时调节,以提高车辆的操控性、舒适性和安全性。
目前,主动悬挂系统主要有主动悬挂系统、主动稳定悬挂系统和半主动悬挂系统等。
主动悬挂系统的研究可以分为两个方面,一是传感器技术的研究,二是电子控制单元的研究。
在传感器技术方面,目前广泛应用的有加速度传感器、位移传感器、压力传感器等,这些传感器可以用于获取车辆的加速度、姿态、悬挂位移、悬挂压力等信息,为电子控制单元提供数据支持。
在电子控制单元方面,研究重点是如何利用这些传感器获取的信息,实现对悬挂系统的精准控制。
需要考虑的因素包括悬挂系统的调节速度、精度、可靠性等。
在实际的汽车悬挂系统主动控制研究中,有几个关键技术问题需要解决。
首先是传感器技术的研究和应用。
传感器的准确性、稳定性和适应性将直接影响到悬挂系统的主动控制效果。
其次是电子控制单元的性能要求。
电子控制单元需要对传感器获取的信息进行快速准确的处理,并且生成合理的控制指令,以实现对悬挂系统的精准控制。
还需要考虑悬挂系统的机械结构,以确保悬挂系统的可调节性和可靠性。
在汽车悬挂系统的主动控制研究中,国内外都进行了大量的研究工作,并取得了一些进展。
在国外,许多汽车厂商和研究机构都对汽车悬挂系统的主动控制技术进行了研究和应用。
梅赛德斯-奔驰的Magic Body Control技术,通过使用立体摄像头和路面扫描技术,实现了对车辆悬挂系统的主动控制。
在国内,一些汽车厂商也开始重视汽车悬挂系统的主动控制技术研究。
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湖南大学硕士学位论文车辆主动悬架最优控制及悬架实验台研究姓名:许昭申请学位级别:硕士专业:车辆工程指导教师:郭孔辉;宋晓琳20070420硕士学位论文摘要悬架是现代汽车上的重要总成之一。
它的功用是把路面作用于车轮上的各种力都传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。
除此之外,还应具有良好的减振和缓冲能力,以缓和由于路面不平传给车架或车身的冲击载荷,保护车身、乘客和货物,抑制车轮的不规则振动。
由于外界干扰引起的车辆振动是影响车辆性能的重要因素。
车辆振动会影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性及车俩零部件的疲劳寿命,因此有效控制车辆振动成为提高车辆整体性能的一项具有实际意义的迫切任务。
为了提高悬架的性能,出现了主动悬架和半主动悬架。
车辆主动悬架设计的关键任务之一,就是要寻求一个能够为车辆提供良好性能的控制律。
许多学者提出了各种不同的控制理论,如:天棚阻尼控制、最优控制、模糊控制及神经网络控制等。
本文对这几种常见的控制算法进行了介绍并重点研究了随机线性最优控制算法。
最优控制的优点在于根据系统的状态变量并通过评价指标的最小化得到一个最优的综台性控制指标,状态变量可以根据需要进行选择,对控制变量的要求可以通过加权值进行协调,这非常适合于多目标的控制,如协调动载、操纵稳定性及舒适性等。
本文通过建立1/4车辆模型,应用最优控制理论进行了车辆主动悬架的LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中建立系统模型并进行仿真。
将仿真结果与被动悬架仿真结果进行对比分析。
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;对操纵稳定性的提高在低频区也有较好的效果。
各种主动悬架控制算法层出不穷,但往往理论研究有余、实际验证不足。
悬架实验台具有计算机仿真和道路实验不可比拟的优势,对悬架性能的检测和控制算法的实验研究意义重大。
本文以虚拟仪器为平台对主动悬架实验台进行了研究。
在理论研究及仿真的基础上,对最优控制算法进行了实验研究。
结果表明:最优控制算法对提高悬架性能有着明显的效果;主动悬架实验台的成功构建,为进一步的研究工作搭建了一个良好的平台。
关键词:主动悬架;最优控制;悬架实验台;虚拟仪器车辆主动悬架最优控制及悬架实验台研究AbstractSuspension is a major component of modern automobile. It is the function of the road wheels on the role of the various forces are transmitted to the chassis (or load type body), to ensure that the vehicle under normal conditions. In addition, there is a good shock absorption and buffering capacity, to ease the impact of load, protecting body, passengers and cargo, restraining curb irregular vibration of the wheel. The vibration caused by outside interference is an important factor affecting the performance of vehicles. Vibration will affect the vehicle ride comfort and handling stability and fatigue life of the accessories, so effective vibration control of the car to improve overall performance as an urgent task with practical significance. To improve the performance suspension,active suspension and a semi-active suspension have been used.One of the key tasks of active suspension design is to find a vehicle to provide good performance for the control law. Many scholars have put forth a variety of control theory,such as: skyhook control, optimal control, fuzzy control and neural network control. A stochastic linear optimal control algorithm in this paper was studied extraordinarily. The advantage of the optimal control is according to the state variables of the system and through evaluation of the minimum, to get an optimum integrated control targets. State variables can be selected based on need. The requirements of control variables can be harmonized through the weighted value. This is very suitable for multi-purpose control, such as dynamic load contained coordination, the stability control and comfort performance. Through the establishment of quarter vehicle model and the application of optimal control theory, a LQG (Linear Quadratic Gaussian) controller of automobile active suspension was designed. A system simulation model based on Matlab/Simulink environment was built and used for simulation. Simulation results were compared with passive suspension. The simulation results demonstrated that the active suspension with a LQG controller could improve automobile riding comfort performance enormously.There are endless variety of active suspension control algorithms, but often more than theoretical studies, the actual certification is inadequate. Suspension test system has some of the advantages that computer simulation and experimental road don’t have. Suspension performance of the detection and the experimental study of control algorithm have great significance. Suspension test system is studied based on virtual硕士学位论文instrument. After the theory research and simulation, optimal control algorithms is studied in the experiment. The results showed: optimal control algorithm to improve performance suspension with remarkable results. The second development of the suspension test system has achieved the expected results and for further research work has built a good platform.Key Words:Active Suspension;Optimal Control;Suspension Test System; Virtual Instrument湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密□,在______年解密后适用本授权书。
√2、不保密□。
(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日硕士学位论文第1章绪论1.1主动悬架系统的提出1.1.1被动悬架系统一般来讲,车辆悬架减振任务主要包括两个方面[1]:第一是支撑车身重量并随路面运动,这就要求悬架具有较高的阻尼系数;第二是隔离随机路面不平度对车身的扰动,这要求悬架具有较低的阻尼系数,但由于低阻尼的缘故,车身又容易出现共振现象。