主動(dòng)懸架復(fù)合控制系統(tǒng)及其SOPC實(shí)現(xiàn).pdf

1、主動(dòng)懸架因其能夠顯著地提升性能,在高級(jí)轎車和特種汽車上的應(yīng)用逐漸成為必然。目前對(duì)主動(dòng)懸架控制的研究集中在平順性控制律方面,鮮有文獻(xiàn)對(duì)乘坐舒適性及車身通過(guò)性作出研究,而基于預(yù)測(cè)控制或復(fù)合控制的研究成果及其硬件實(shí)現(xiàn)更是甚少出現(xiàn)。本文提出了包括障礙預(yù)測(cè)控制與姿態(tài)控制在內(nèi)的空氣可調(diào)主動(dòng)懸架復(fù)合控制的軟硬件設(shè)計(jì)完整方案。
　　 本文首先分析了空氣可調(diào)懸架特性,利用其主動(dòng)調(diào)整響應(yīng)頻率之高和被動(dòng)伸縮速度之快,提出主被動(dòng)結(jié)合的越障通過(guò)策略。以實(shí)

2、現(xiàn)預(yù)測(cè)越障和姿態(tài)調(diào)整為目標(biāo),提出集多種理論的有針對(duì)性的復(fù)合控制方案,控制策略包括以下四部分:1.根據(jù)懸架擾動(dòng)的位移和加速度先后判定路面突發(fā)狀況及車輛行駛狀況,制定模糊規(guī)則控制懸架阻尼；2.選取車身加速度、懸架動(dòng)繞度和輪胎動(dòng)位移構(gòu)造目標(biāo)函數(shù),通過(guò)LQG控制獲得懸架作用力的最優(yōu)控制律；3.在路面障礙距離和高度可知的前提下,通過(guò)預(yù)測(cè)控制,利用Gauss函數(shù)規(guī)劃車身高度和懸架控制力,擴(kuò)大緩沖區(qū)域平順越障；4.結(jié)合阻尼的變化,通過(guò)自適應(yīng)PID姿態(tài)

3、控制維持車身穩(wěn)定,并綜合LQG最優(yōu)控制律和Gauss越障規(guī)劃的控制量,最終控制懸架作用力調(diào)整高度。最后利用Matlab／Simulink分別建立各控制算法的模型,正常與凸障路面的輸出模型,汽車2自由度1／4懸架模型和7自由度全懸架模型以及示波器配置組合模型,仿真復(fù)合控制下的系統(tǒng)關(guān)鍵性能,反復(fù)修正完成算法層面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　　 論文還對(duì)車身姿態(tài)測(cè)量進(jìn)行了深入研究。提出基于單個(gè)三軸加速度傳感器的無(wú)陀螺精簡(jiǎn)慣性體系測(cè)量方法,利用三軸

4、加速度結(jié)合后輪速度編碼器根據(jù)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程捷聯(lián)解算姿態(tài)角,針對(duì)其運(yùn)算復(fù)雜和對(duì)模型參數(shù)依賴兩方面的局限性,又提出由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射姿態(tài)角的算法作為優(yōu)化和補(bǔ)充。后者針對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)模式的相對(duì)固定,作出慣性有害分量的聚類化歸,采用高精度陀螺儀輸出在線訓(xùn)練,利用神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性函數(shù)學(xué)習(xí)能力和泛化處理能力,求解非確定性的多輸入多輸出映射問(wèn)題。通過(guò)Matlab建模仿真表明了方案的有效性和可靠性。
　　 最后從硬件高速實(shí)現(xiàn)的角度分析各個(gè)控制算法

5、特性,在Xilinx FPGA平臺(tái)構(gòu)建SOPC主動(dòng)懸架復(fù)合控制系統(tǒng)。研究重點(diǎn)在于勾勒系統(tǒng)最優(yōu)架構(gòu)和規(guī)劃復(fù)合控制模塊資源分配。文中論述了復(fù)雜算法求解時(shí)間與軟硬件實(shí)現(xiàn)的關(guān)系,因應(yīng)算法特性,避煩就簡(jiǎn),合理選擇系統(tǒng)級(jí)或RTL級(jí)自上而下的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。其中系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)是將算法的Simulink模型利用中間件System-Generator轉(zhuǎn)化成Xilinx ISE工程文件；RLT級(jí)設(shè)計(jì)是直接在ISE環(huán)境下通過(guò)Verilog HDL對(duì)模塊進(jìn)行描述,