基于灰色預(yù)測(cè)的汽車SAS與EPS集成系統(tǒng)分層協(xié)調(diào)控制研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的兩個(gè)重要組成部分,與汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等諸多性能有關(guān)。隨著電子控制技術(shù)及單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,汽車半主動(dòng)懸架(Semi—Active Suspension,SAS)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electric Power Steering,EPS)成為研究的熱點(diǎn)。SAS可在一定程度上同時(shí)改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性,EPS可提高操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向輕便性。但由于懸架系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間存在一定的耦合作用,針對(duì)單一系統(tǒng)進(jìn)行控

2、制時(shí),只能改善車輛的局部性能,而整車的綜合性能很難得到較大幅度的提高。要獲得更優(yōu)的整車綜合性能,需要對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集成控制。本文以提高車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性為目標(biāo),對(duì)車輛SAS與EPS系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和集成控制作了較系統(tǒng)的研究。 針對(duì)轉(zhuǎn)向與懸架兩子系統(tǒng)間的相互約束和影響,改進(jìn)了SAS與EPS集成系統(tǒng)整車動(dòng)力學(xué)模型,在輪胎模型中考慮了輪胎垂直載荷變化對(duì)輪胎側(cè)偏特性的影響,轉(zhuǎn)向子模型受力分析中考慮到輪胎側(cè)偏力的實(shí)際方向,使模型更接

3、近于實(shí)際情況。在仿真分析的基礎(chǔ)上,研究了懸架系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系。 針對(duì)集成控制的兩個(gè)目標(biāo):消除子系統(tǒng)間的不利干擾和沖突、合理分配各子系統(tǒng)的控制輸入,提出了SAS與EPS系統(tǒng)分層協(xié)調(diào)控制方法,并設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)控制器。分別建立了SAS子系統(tǒng)模糊控制器和EPS子系統(tǒng)PID控制器,以車輛的整體性能最優(yōu)為目標(biāo),構(gòu)建上層控制的協(xié)調(diào)策略。仿真結(jié)果表明,分層協(xié)調(diào)控制可有效提高汽車的綜合性能,協(xié)調(diào)汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。分層協(xié)調(diào)控制策

4、略是研究集成控制的有效方法。 針對(duì)SAS與EPS系統(tǒng)多輸入多輸出的特點(diǎn),基于灰色預(yù)測(cè)理論,建立了SAS與EPS系統(tǒng)性能指標(biāo)的多變量灰色預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)的預(yù)測(cè),預(yù)知系統(tǒng)性能指標(biāo)的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)預(yù)測(cè)值對(duì)集成控制策略進(jìn)行預(yù)先修正,以實(shí)現(xiàn)SAS與EPS系統(tǒng)的事先控制,避免了控制變量的大幅度急劇調(diào)整,使控制效果更精確。 在此基礎(chǔ)上,提出了基于灰色預(yù)測(cè)的SAS與EPS集成系統(tǒng)分層協(xié)調(diào)控制方法,并設(shè)計(jì)了灰色預(yù)測(cè)協(xié)調(diào)控制策略,減少

5、了不確定因素的影響和控制系統(tǒng)時(shí)間滯后引起的控制不精確,大幅度改善了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制性能。采用灰色預(yù)測(cè)控制,有效改善了SAS與EPS系統(tǒng)的集成控制效果。仿真結(jié)果表明這種控制方法完全可以滿足SAS與EPS系統(tǒng)的集成控制需要。 研究開發(fā)了基于ARM2131的SAS與EPS系統(tǒng)集成控制器硬件。將改進(jìn)的半主動(dòng)懸架和開發(fā)的集成控制器裝在北斗星CH7140轎車上進(jìn)行實(shí)車道路試驗(yàn),并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。仿真試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果基本吻合

6、,表明所建立的集成系統(tǒng)模型正確,控制策略可行,技術(shù)可靠,為汽車底盤系統(tǒng)的集成控制研究提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)?;疑A(yù)測(cè)分層協(xié)調(diào)控制的系統(tǒng)與被動(dòng)系統(tǒng)相比,質(zhì)心垂直加速度的峰值下降28.57%,標(biāo)準(zhǔn)差下降27.75%;橫擺角速度的峰值下降10.18%,標(biāo)準(zhǔn)差下降12.69%;車身側(cè)傾角峰值下降15.8%,標(biāo)準(zhǔn)差下降8.19%;側(cè)向加速度峰值下降20.8%,標(biāo)準(zhǔn)差下降18.6%;在人體敏感頻率區(qū)域內(nèi),質(zhì)心加速度功率普密度也有明顯的降低。表明灰色預(yù)

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