車輛半主動(dòng)懸架魯棒控制研究.pdf

1、為了提高汽車的乘坐舒適性，人們提出了主動(dòng)、半主動(dòng)懸架，其中半主動(dòng)懸架既克服了被動(dòng)懸架的性能局限又克服了主動(dòng)懸架的高成本、高能耗的缺點(diǎn)，成為汽車界研究的熱點(diǎn)。本文力圖設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行的半主動(dòng)懸架，而且要求這種懸架在參數(shù)和外界干擾發(fā)生變化時(shí)仍保持良好的性能即要求懸架具有較高的魯棒性能。 首先，建立了1/4車輛被動(dòng)懸架模型，分析了該模型下車身加速度、懸架動(dòng)撓度、輪胎相對(duì)動(dòng)載荷的幅頻特性和加權(quán)均方根值隨模型參數(shù)變動(dòng)的變化規(guī)律，同時(shí)還

2、分析了系統(tǒng)的無(wú)窮范數(shù)隨參數(shù)變動(dòng)的規(guī)律。 其次，建立了1/4車輛半主動(dòng)懸架模型，基于H∞方法通過(guò)解Riccati方程求出了魯棒控制器。在Matlab軟件中進(jìn)行了仿真，首先對(duì)比了被動(dòng)懸架和帶有魯棒控制器的半主動(dòng)懸架的幅頻特性、脈沖激勵(lì)響應(yīng)和白噪聲激勵(lì)響應(yīng)；然后對(duì)比了當(dāng)懸架參數(shù)發(fā)生變化時(shí)被動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架的魯棒性。通過(guò)仿真證明了本文提出的半主動(dòng)懸架不僅在提高汽車的乘坐舒適性和降低輪胎的相對(duì)動(dòng)載荷方面效果明顯，而且魯棒性能良好，即使參

3、數(shù)發(fā)生較大變動(dòng)，仍能保證良好的性能。 再次，基于上述控制模型進(jìn)行控制器的硬件和軟件設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的控制器是一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。傳感器接收到的車身加速度信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)電荷放大器放大，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)算發(fā)出指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行一定的動(dòng)作，后向通道中所用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的精確轉(zhuǎn)動(dòng)改變節(jié)流口可調(diào)式減振器的截流面積，從而達(dá)到改變阻尼的目的。本文在DP-51+開發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展

4、了其前向和后向通道的功能，實(shí)現(xiàn)了上述控制過(guò)程。單片機(jī)的控制軟件是在KeilC51環(huán)境下開發(fā)的，控制算法的依據(jù)是上述通過(guò)求解Riccati方程得到的魯棒控制器。程序編寫、調(diào)試好以后固化到單片機(jī)系統(tǒng)的Flash存儲(chǔ)器中，進(jìn)行硬件仿真，可以對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行修改，最后順利通過(guò)了軟、硬件的調(diào)試。 最后，用所設(shè)計(jì)的單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)。分別采用脈沖激勵(lì)、正弦激勵(lì)和白噪聲激勵(lì)模擬路面不平度進(jìn)行試驗(yàn)。用SD380作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儀器記錄