整车悬架振动智能半主动控制研究

论文摘要

近年来,磁流变阻尼技术由于响应快、功耗少、成本低和容错性好,在车辆悬架振动控制领域已展示其应用前景。目前,针对整车悬架研究该技术的工作还很少,特别是整车悬架的智能控制方面的研究还很少见。因此,本文以安装四个磁流变阻尼器的整车悬架为研究对象,探索以神经模糊控制为主要特征的智能控制策略。本文主要学术贡献如下:(1)通过Lagrange方法对整车半主动悬架建模,并进行动力学分析。基于随机相位生成平稳随机路面激励,证明了车辆变速工况下的随机路面激励谱为均匀调制演变功率谱。(2)系统研究了磁流变阻尼器的智能辨识问题。提出磁流变阻尼器逆模型的模糊辨识方法,即单级ANFIS方法。在此基础上提出磁流变阻尼器的递阶模糊辨识,并将递阶ANFIS模糊系统用于正模型和逆模型的智能辨识。提出了一种确定初始值的方法,适合于非中间变量参数和中间变量参数赋值。此外,引入神经网络中的动量法,构造动量递阶ANFIS。这几种方法均取得了比较好的辨识结果,并且可应用于其它磁流变阻尼器的系统辨识。(3)针对线性整车悬架系统的控制问题。提出两层递阶控制方法,该方法将整车悬架控制和磁流变阻尼器的控制分开考虑,顶层全面考虑整车悬架系统的各种控制目标,通过随机最优控制(LQG)产生磁流变阻尼器的所需控制力,然后由底层的磁流变阻尼器模糊控制器来逼近所需控制力。另外,将经过递阶模糊辨识的磁流变阻尼器逆模型用于产生控制电压,从而产生所需要的控制力。该方法可以对整车悬架提供全面有效的控制。(4)针对非线性整车悬架,提出分散模糊控制方法。该方法将多输入多输出的非线性系统经过输出解耦变换,简化成四个单输入单输出的子系统,通过分别对单级ANFIS模糊系统的离线辨识和在线调整相结合,产生四个磁流变阻尼器所需要的控制电压,以此对非线性整车悬架系统的实施智能控制。(5)针对非线性整车悬架,提出多级递阶模糊控制方法。该方法把多输入多输出的非线性整车悬架控制器简化成四个多输入单输出子系统,将已经成功用于磁流变阻尼器智能辨识的递阶模糊系统推广成为多级递阶模糊系统,并引入到非线性整车悬架控制中,从而构成了整车悬架的多级递阶模糊控制。结果表明,这种方法可以得到比分散模糊控制更好的控制效果,但需要付出更多的时间。(6)对于在平稳随机路面上非匀速行驶的车辆,探索了整车半主动悬架的模糊控制问题。针对控制系统的多输出,提出综合误差法,并且和分散模糊控制相结合应用到整车悬架控制中。为了改进控制效果,引入动量ANFIS利用以往参

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 智能控制的研究进展
• 1.3 汽车悬架智能控制的研究进展
• 1.4 整车悬架控制的研究进展
• 1.5 磁流变阻尼器的研究进展
• 1.6 基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架研究进展
• 1.7 本文主要研究内容
• 第二章 悬架系统动力学分析
• 2.1 半主动悬架建模
• 2.2 悬架系统动力学分析
• 2.3 平稳随机路面激励
• 2.4 非平稳随机路面激励
• 2.5 本章小结
• 第三章 磁流变阻尼器的智能辨识
• 3.1 磁流变阻尼器的正问题
• 3.2 磁流变阻尼器的逆问题
• 3.3 磁流变阻尼器的模糊智能辨识
• 3.4 递阶模糊系统辨识
• 3.5 磁流变阻尼器的递阶模糊辨识
• 3.6 本章小结
• 第四章 线性悬架半主动控制
• 4.1 线性悬架控制系统组成
• 4.2 变线性悬架随机最优控制
• 4.3 磁流变阻尼器模糊控制器设计
• 4.4 递阶ANFIS 逆模型在线性悬架控制中的应用
• 4.5 仿真结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 非线性悬架的分散模糊控制
• 5.1 大系统分散控制
• 5.2 非线性悬架系统
• 5.3 非线性悬架系统分散模糊控制
• 5.4 本章小结
• 第六章 非线性悬架的多级递阶模糊控制
• 6.1 大系统递阶控制
• 6.2 三级递阶ANFIS 模糊系统
• 6.3 多级递阶模糊控制效果
• 6.4 本章小结
• 第七章 基于非平稳随机路面的非线性悬架的模糊控制
• 7.1 综合误差法
• 7.2 控制系统设计
• 7.3 控制结果及分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 8.1 论文的主要贡献
• 8.2 未来的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录