車輛半主動懸架魯棒控制研究.pdf

1、為了提高汽車的乘坐舒適性，人們提出了主動、半主動懸架，其中半主動懸架既克服了被動懸架的性能局限又克服了主動懸架的高成本、高能耗的缺點，成為汽車界研究的熱點。本文力圖設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單可行的半主動懸架，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車輛被動懸架模型，分析了該模型下車身加速度、懸架動撓度、輪胎相對動載荷的幅頻特性和加權(quán)均方根值隨模型參數(shù)變動的變化規(guī)律，同時還

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

3、數(shù)發(fā)生較大變動，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。所設(shè)計的控制器是一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。傳感器接收到的車身加速度信號，首先經(jīng)過電荷放大器放大，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過運算發(fā)出指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行一定的動作，后向通道中所用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)，通過步進(jìn)電機(jī)的精確轉(zhuǎn)動改變節(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)平臺的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展

4、了其前向和后向通道的功能，實現(xiàn)了上述控制過程。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存儲器中，進(jìn)行硬件仿真，可以對發(fā)現(xiàn)的問題及時進(jìn)行修改，最后順利通過了軟、硬件的調(diào)試。 最后，用所設(shè)計的單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了臺架試驗。分別采用脈沖激勵、正弦激勵和白噪聲激勵模擬路面不平度進(jìn)行試驗。用SD380作為數(shù)據(jù)存儲儀器記錄