主动悬架控制策略介绍

主动悬架控制策略介绍【摘要】悬架是现代汽车最重要的组成之一,悬架结构的选用,不但在很大程度上决定了汽车平顺性的优劣,而且随着汽车速度的提高,对于与行驶速度密切相关的操纵稳定性的影响也越来越大。因此,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。悬架系统的研究由来已久，悬架系统按照控制原理和控制功能可以分为被动、半主动、主动悬架,这些悬架在性能上有很大的差别。由于主动悬架不但能很好地隔离路面振动,而且能控制车身运动,比如启动和制动时的俯仰、转弯时的侧倾等,另外还可以调节车身的高度,提高轿车在恶劣路面的通过性。因此对主动悬架的研究吸引了一大批工程师对其投入研究，各种控制方法和作动器也被相继研究出来，本文主要对这些方法进行一些简介，以供同行参考研究并对其中的最优控制算法的LQG控制器进行探讨。

【关键词】主动悬架LQG控制器单轮模型

Introduction of active suspension control strategy Abstract Suspension is one of the most important parts in the modern automobile, the suspension structure, not only largely determines the quality and ride comfort of the vehicle, with the vehicle speed, closely related to the speed of handling and stability and have greater influence. Therefore, it is very important to design a good suspension system to improve the quality of automotive products. Suspension system has been studied for a long time. The suspension system can be divided into passive, semi-active and active suspension according to the control principle and control function. The active suspension can not only well isolated vibration, but also can control the body motion, such as pitching and turning starting and braking when the roll, also can adjust body height, increase the car in bad road through sex. So the research of active suspension has attracted a large number of engineers for its investment in research, various control methods and actuators have been studied in this paper, some of these methods, for reference and Research on LQG controller on the optimal control algorithm is discussed.

Key words Active suspension The LQG controller The single wheel model

1.主动悬架的几种控制策略

1.1天棚阻尼器控制方法(Skyhook Control)

天棚阻尼器控制理论是由Karnopp提出,在主动悬架的控制系统中被广泛采用。天棚阻尼器控制设想将系统中的阻尼器移至车体与某固定的天棚之间。就主动悬架而言,也就是要求有执行机构产生一个与车体的上下振动绝对速度成比例的控制力来衰减车体的振动。传统的被动悬架可以认为是带阻尼器的双质量振动系统,当考虑到带宽和系统的共振特性时,传统被动悬架性能不能令人满意。但带天棚阻尼器的汽车悬架,只要合理选择参数,可彻底消除系统共振现象。

1.2随机最优控制方法(Linear Quadratic Gaussian)

通过建立系统的状态方程式提出控制目标及加权系数,然后应用控制理论求解出所设目标下的最优控制方案。较天棚阻尼器控制方法而言,它对系统中更多的变量的影响加以考虑,因而控制效果更好[14-17]。一方面由于在不平路面上行驶的汽车所处的振动环境是随机的，其路面速度的输入可以看作是滤波高斯白噪声；相互冲突的悬架系统诸性能要求也可以用二次型性能指标描述，其中的加权系数代表各性能要求重要性程度。另一方面是由于LQG理论为状态反馈和输出反馈控制系统的设计提供了非常完善的工具。

1.3预见控制方法(Forecast Control)

天棚阻尼器控制方法和最优控制都是根据实时道路和车辆的状态反馈而决定控制力,而预见控制方法却对即将出现的情况加以考虑以进一步提高系统的控制性能。当遇到较大或突变干扰时,由于系统的能量供应峰值和元件响应速度的限制,很可能无法输出所需的控制力而达不到希望的控制效果。而预见控制方法,由于通过某种方法提前检测到前方道路的状态和变化,使系统有余的采取相应的措施,有可能降低系统的能量消耗且大幅度改善系统控制性能,取得一举两得的效果。

1.4自适应控制方法(Adaptive Control)

自适应悬架系统可看作一个可自动改变其控制律参数以适应于车辆当前的工作条件的控制系统。自适应的基本思想是根据系统当前输入的相关信息,从预先计算并存储的参数中选取当前最合适的控制参数。其设计的关键是选择能准确、可靠地反映输入变化的参考变量。只要变量选择得当,控制器即可快速,方便地相应改变控制参数以适应当前输入变化。

1.5神经网络控制(Neural Networks Control)

近年来,采用神经网络的控制方法已日益引起人们的重视,神经网络具有自适应学习,并行分布处理和较强的鲁棒性、容错性等特点,因此适合于对复杂系统进行建模和控制。可以建立一种神经网络自适应控制结构,有两个子神经网络,其中一个神经网络对于系统进行在线辩识。在对被控对象进行在线辩识的基础上,应用另一个具有控制作用的