基于非线性解耦的三轴车辆主动悬架控制研究

发布时间：2023-02-14 19:49

　　应急救援车辆执行抢救伤员任务需要较高的行驶机动性,而其悬架系统各作动器是耦合的多输入多输出非线性系统,任何一个作动器动作都可能会引起车身姿态发生变化,影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。因此,需要对悬架系统进行解耦控制,使车辆的垂向、侧倾和俯仰运动各自独立,实现对悬架控制力的合理分配。本文结合国家重点研发计划项目“高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬架关键技术研究”(课题编号2016YFC0802902),以提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性为目的,对应急救援车辆主动悬架的解耦控制进行了研究。建立电液伺服控制悬架单元数学模型,设计阀控非对称缸PID控制器和滑模控制器,运用MATLAB进行仿真,提高执行器的动态响应速度和控制精度。建立整车九自由度非线性动力学模型,运用微分几何理论对悬架系统进行解耦控制,使车辆的垂向、侧倾和俯仰运动各自独立,实现对悬架控制力的合理分配,为整车悬架系统控制奠定理论基础。设计整车悬架系统的模糊PID控制器和LQR控制器,对解耦后的整车悬架系统进行位姿控制。在MATLAB中建立模糊PID控制器和LQR控制器的仿真模型,验证解耦控制和控制策略的有效性。进行悬架单...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题背景
    1.2 三轴车辆悬架系统概述
        1.2.1 三轴车辆悬架的分类
        1.2.2 惯性测量系统概述
    1.3 主动悬架研究现状
        1.3.1 主动悬架控制方法
        1.3.2 车身位姿稳定控制研究现状
        1.3.3 悬架系统解耦控制研究现状
    1.4 本文研究的目的和意义
    1.5 主动悬架控制系统在控制研究中存在的问题
    1.6 本文主要研究内容
第2章 主动悬架单元伺服控制
    2.1 引言
    2.2 液压主动悬架单元伺服系统建模
        2.2.1 主动悬架单元模型的建立
        2.2.2 伺服放大器的传递函数
        2.2.3 电液伺服阀的传递函数
        2.2.4 电液伺服系统开环传递函数
    2.3 悬架液压缸伺服系统控制器设计
    2.4 滑模控制器的设计
        2.4.1 滑模变结构控制
        2.4.2 悬架伺服系统滑模控制模型的建立及分析
    2.5 本章小结
第3章 整车主动悬架非线性系统解耦控制
    3.1 解耦理论基础
        3.1.1 基本概念
        3.1.2 MIMO系统的解耦
    3.2 整车主动悬架系统建模
    3.3 解耦控制系统设计
    3.4 整车主动悬架系统的控制
    3.5 主动悬架系统的性能评价指标
    3.6 本章小结
第4章 三轴车辆悬架系统仿真与分析
    4.1 引言
    4.2 路面输入模型的建立
        4.2.1 单轮路面模型
        4.2.2 左右轮随机路面激励模型
        4.2.3 整车随机路面模型的建立
        4.2.4 整车随机路面仿真模型的建立
        4.2.5 包块路面仿真模型的建立
    4.3 整车悬架系统仿真模型的建立
        4.3.1 被动悬架仿真模型的建立
        4.3.2 线性二次型最优控制器设计
        4.3.3 线性二次型最优控制Simulink仿真模型的建立
        4.3.4 模糊PID控制器的设计
        4.3.5 基于模糊PID控制的Simulink仿真模型的建立
    4.4 仿真结果分析
    4.5 本章小结
第5章 三轴车辆主动悬架系统样车实验
    5.1 悬架单元液压系统实验平台
    5.2 悬架单元伺服系统实验
    5.3 样车实验
        5.3.1 实验样车液压系统
        5.3.2 实验样车控制系统
        5.3.3 主动悬架样车道路实验
        5.3.4 实验结果及分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3742907