“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架鲁棒控制研究

摘要

研究“惯容-弹簧-阻尼”结构体系的机械隔振系统的设计理论与方法、系统匹配与优化、制造及性能测试的关键技术，开发具有自主知识产权的“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架，推动悬架系统设计理论和应用技术的进步与发展。“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架突破了基于经典隔振理论中传统悬架难以调和乘坐舒适性与悬架动行程、轮胎动载荷间的矛盾，从而进一步提高汽车悬架的减振性能。本文对“惯容-弹簧-阻尼”鲁棒控制半主动悬架进行了理论和试验研究。
　　 首先，介绍了油缸马达液压惯容器的结构和工作原理，在AMESim环境下建立了油缸马达液压惯容器的仿真模型，对主要仿真模型元件的参数进行了计算和选取，并对油缸马达液压惯容器进行了仿真分析，为油缸马达液压惯容器装置的设计奠定了理论基础。
　　 其次，本文基于1/4车辆二自由度“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架物理模型，在AMESim环境下建立了“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架模型，在MATLAB/Simulink环境下建立了路面模型和鲁棒控制器模型，然后对“惯容-弹簧-阻尼”鲁棒控制半主动悬架进行了联合仿真分析。结果表明，与“惯容-弹簧-阻尼”悬架相比，“惯容-弹簧-阻尼”鲁棒控制半主动悬架明显衰减了车身垂直振动，抑制了车轮共振，提高了轮胎接地性能，协调了车辆的乘坐舒适性与行驶安全性之间的矛盾。
　　 最后，设计了基于dSPACE实时仿真的“惯容-弹簧-阻尼”鲁棒控制半主动悬架控制器及台架试验系统，进行了油缸马达液压惯容器性能试验和“惯容-弹簧-阻尼”鲁棒控制半主动悬架台架试验。在随机路面试验中，车身加速度、悬架动行程、轮胎动载荷均方根值分别减小了9.05％，0.26％，7.31％;“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架有效抑制了车身和车轮共振，改善了车辆的乘坐舒适性和提高了行驶安全性，仿真结果与试验基本吻合，证明了“惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架的实现方法是正确的、有效的、切实可行的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 悬架技术发展

1．1．1 传统被动悬架

1．1．2 主动悬架

1．1．3 半主动悬架

1．2 悬架技术最新发展趋势

1．2．1 “惯容-弹簧-阻尼”悬架结构新体系

1．2．2 “惯容-弹簧-阻尼”悬架发展现状

1．3 研究目的和意义

1．4 研究的主要内容

第二章 油缸马达液压惯容器的工作原理与建模

2．1 油缸马达液压惯容器的工作原理

2．1．1 液压缸工作原理

2．1．2 液压马达的工作原理与特性

2．2 基于AMESim的油缸马达液压惯容器建模

2．2．1 AMESim简介

2．2．2 建立油缸马达液压惯容器AMESim模型

2．2．3 仿真元件参数的计算及选用

2．3 AMESim与Simulink联合仿真的设置

2．3．1 联合仿真设置

2．3．2 联合仿真实现

2．4 本章小结

第三章 “惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架模型的建立

3．1 线性矩阵不等式

3．1．1 线性矩阵不等式(LMI)的一般表示

3．1．2 一些标准的线性矩阵不等式问题

3．1．3 求解线性矩阵不等式问题的算法

3．2 H∞控制问题概述

3．2．1 H∞标准控制问题的描述

3．2．2 基于LMI的输出反馈H∞控制

3．3 ISD半主动悬架联合仿真模型的建立

3．3．1 “惯容-弹簧-阻尼”半主动悬架数学模型的建立

3．3．2 基于LMI的H∞鲁棒控制器的设计

3．3．3 ISD半主动悬架联合仿真模型的建立

3．4 性能评价指标

3．5 本章小结

第四章 系统仿真与分析

4．1 油缸马达液压惯容器仿真分析

4．2 ISD鲁棒控制半主动悬架时域仿真分析

4．2．1 随机响应分析

4．2．2 脉冲响应分析

4．3 频域仿真分析

4．4 ISD半主动悬架可调阻尼力

4．5 本章小结

第五章 台架试验研究

5．1 基于dSPACE的半主动悬架半实物仿真试验

5．1．1 dSPACE系统简介

5．1．2 半实物仿真试验平台的具体设置

5．1．3 试验开发主要步骤

5．2 试验仪器与设备

5．3 台架试验

5．3．1 试验的整体布局

5．3．2 试验数据采集

5．3．3 试验结果与分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 进一步的研究与展望

致谢

参考文献

硕士期间参加的科研项目、发表的论文与申请的专利