汽車(chē)磁流變半主動(dòng)懸架故障診斷與容錯(cuò)控制研究.pdf

1、基于磁流變阻尼器的半主動(dòng)車(chē)輛懸架系統(tǒng)由于具有響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，得到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注?；趥鹘y(tǒng)控制理論設(shè)計(jì)的懸架控制系統(tǒng)如果沒(méi)有考慮系統(tǒng)潛在的故障，也沒(méi)有設(shè)計(jì)故障發(fā)生時(shí)相應(yīng)的處理措施，那么在故障發(fā)生時(shí)其系統(tǒng)性能可能極大降低或失效。為提高汽車(chē)磁流變懸架系統(tǒng)的可靠性，需要對(duì)汽車(chē)磁流變半主動(dòng)懸架系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷與容錯(cuò)控制研究，該研究具有重要的理論研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。目前關(guān)于汽車(chē)磁流變懸架故障診斷與容錯(cuò)控制

2、的相關(guān)研究較少，在國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的資助下，本文開(kāi)展了汽車(chē)磁流變懸架系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制問(wèn)題的理論研究與道路實(shí)驗(yàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用未知輸入觀測(cè)器生成殘差對(duì)汽車(chē)磁流變懸架控制系統(tǒng)執(zhí)行器或傳感器故障進(jìn)行檢測(cè)。在建立懸架系統(tǒng)模型與故障模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)所設(shè)計(jì)觀測(cè)器結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)出觀測(cè)器系數(shù)，并對(duì)傳感器和執(zhí)行器各種故障情況（執(zhí)行器器與傳感器輸出增益故障、卡死故障、恒偏差故障）進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的觀測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)傳

3、感器和執(zhí)行器故障的準(zhǔn)確檢測(cè)，且不依賴(lài)于汽車(chē)懸架路面激勵(lì)，具有很強(qiáng)的魯棒性。⑵采用相關(guān)系數(shù)法對(duì)汽車(chē)磁流變懸架控制系統(tǒng)進(jìn)行故障隔離。根據(jù)系統(tǒng)殘差與執(zhí)行器故障向量或傳感器故障特征平面投影的相關(guān)性，設(shè)置故障隔離相關(guān)系數(shù)變量，并根據(jù)相關(guān)系數(shù)對(duì)故障進(jìn)行隔離。根據(jù)所給出的故障隔離理論，進(jìn)行執(zhí)行器和傳感器多種故障下的隔離仿真研究，結(jié)果表明所采用的相關(guān)系數(shù)法可以對(duì)故障進(jìn)行有效隔離。⑶建立了基于自供能無(wú)線通訊技術(shù)的磁流變阻尼器內(nèi)部狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)磁

4、流變阻尼器內(nèi)部溫度、壓力、活塞加速度等狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)判斷阻尼器是否發(fā)生故障，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部狀態(tài)監(jiān)測(cè)的可行性與有效性，為基于觀測(cè)器的故障診斷方法提供了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。⑷針對(duì)1/4車(chē)輛懸架系統(tǒng)執(zhí)行器增益故障，設(shè)計(jì)天棚容錯(cuò)控制器進(jìn)行容錯(cuò)控制，仿真結(jié)果表明采用天棚容錯(cuò)控制器的懸架系統(tǒng)在故障增益系數(shù)為0.2時(shí)通過(guò)高度為0.1m的脈沖塊后的簧上加速度峰值比無(wú)容錯(cuò)控制時(shí)最大可以衰減61.21％。⑸提出了整車(chē)磁流變懸架系統(tǒng)執(zhí)行器失