复杂行驶工况下车辆主动悬架控制方法研究

摘要

汽车主动悬架系统控制能够改善车辆的乘坐舒适性和操纵安全性。智能汽车具有更多的环境感知能力和信息采集与处理技术，本文利用智能汽车的路面识别技术结合车辆状态，研究复杂行驶工况的车辆主动悬架控制方法，提升主动悬架车辆性能。
　　车辆在行驶过程中，不同路面不平度和车速会影响车辆的路面扰动激励特征，传统汽车主动悬架控制算法设计以车速和路面不平度不变为前提，即系统扰动为平稳随机信号。而车辆实际行驶过程中车速和路面不平度会发生变化，系统扰动信号往往具有非平稳随机特性。对此本文针对车辆舒适性和操纵性需求，分析车路耦合激励特征并结合扰动信号特征设计主动悬架控制器，以及不同路面不平度和车速下行驶车辆的主动悬架增益调度控制策略，以改善车辆舒适性和平顺性性能。
　　本文首先基于四分之一主动悬架车辆模型，对车辆经过减速带等坑包路况时车路耦合激励信号的时域和时频特征分布加以分析，并考虑扰动信号的频率分布特性引入二阶加权函数，设计了带有控制量约束的H∞输出反馈控制器。最后通过仿真验证车辆在等级路面上行驶经过减速带时，本文设计的控制器可以对扰动进行有效抑制，改善车辆舒适性。
　　针对车速和路面不平度变化的行驶工况，结合车路耦合激励的特征，本文提出一种控制器增益随车速和不平度变化的汽车主动悬架增益调度控制方法。为了减小增益调度设计的复杂性和计算量，分析了有限时域内车路耦合扰动能量与路面功率谱密度和车速之间的关系，给出了一种通过车速区域划分进行控制器增益分区的方法，有效减少了控制器参数设计的工作量，同时可适应路面不平度和车速变化时的主动悬架性能需求。在全工况下的仿真结果表明本文给出的方法可有效提高车辆的舒适性和操纵性，改善悬架控制性能。
　　针对高速行驶车辆经过塌陷路面时产生俯仰运动，导致车辆平顺性下降的问题，本文建立了反映车身俯仰运动的二分之一主动悬架车辆模型，设计抑制车辆俯仰运动的主动悬架H∞输出反馈控制器，通过对车身姿态的调节，有效改善了车辆平顺性。仿真结果验证了本章提出的控制方法可以有效抑制车辆的俯仰运动，并改善车辆悬架动行程和轮胎动静载荷比的控制性能。

目录

第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容及安排

第2章 坑包路面的主动悬架控制方法

2.1引言

2.2四分之一车辆主动悬架系统建模

2.3车路耦合激励信号的特征分析

2.4 H∞输出反馈控制器设计

2.5仿真结果及分析

2.6本章小结

第3章 等级路面主动悬架增益调度控制策略

3.1引言

3.2 H∞输出反馈控制器设计

3.3增益调度控制策略设计

3.4仿真结果及分析

3.5本章小结

第4章 抑制俯仰运动的主动悬架控制方法

4.1引言

4.2车身动态对单轮悬架控制器效果的影响分析

4.3半车主动悬架系统建模及控制算法设计

4.4仿真结果及分析

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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