汽车主动悬架系统与电动助力转向的集成鲁棒控制研究

摘要

该文建立七自由度全车主动悬架系统与电动助力转向系统的集成数学模型和四自由度半车主动悬架数学模型,基于鲁棒控制理论和对策论设计鲁棒控制器.首先,基于汽车四自由度半车模型设计主动悬架控制系统多目标优化控制律.采用H<,∞>范数作为鲁棒性能评价指标,H<,2>范数作为LQG性能评价指标.设计多通道多目标优化H<,2>/H<,∞>混合控制器,达到操纵稳定性能和行驶平顺性能的平衡.其次,基于对策论把H<,2>/H<,∞>混合控制问题抽象为两个对局者信息不完全情况下的非零和博弈模型,在以次优范数值构造的2x2非零和博弈模型中把两类通道作为参加博弈的两方,以H<,2>和H<,∞>控制方案作为两种纯策略,基于纳什谈判解原理设计出求解H<,2>/H<,∞>混合控制问题纳什均衡点的算法.最后,针对集成数学模型,在考虑汽车的操纵稳定性,行驶平顺性和转向轻便性与主动悬架系统和电动助力转向紧密相联的情况下,设计集成H<,∞>鲁棒控制器.MATLAB6.1进行仿真,仿真结果表明通过纳什均衡点设计出的H<,2>/H<,∞>输出反馈控制器能够使系统在保持鲁棒稳定性的前提下获得优化的动态性能指标.在汽车主动悬架系统与电动助力转向的集成控制模型中,设计的H<,∞>鲁棒控制器使汽车在行驶过程中得到较好的行驶平顺性与操纵稳定性,并且改善汽车行驶过程中灵敏性与轻便性.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1汽车悬架概述

1.2汽车转向系统概述

1.3多目标控制理论

1.3.1鲁棒控制理论

1.3.2多目标控制理论

1.4对策论

1.5主动悬架和EPS控制

1.5.1主动悬架模型

1.5.2主动悬架的控制策略

1.5.3 EPS的控制策略

1.6本课题研究的目的和意义

1.7本文研究的主要内容和解决的问题

第二章数学基础知识

2.1线性矩阵不等式(LMI)

2.2系统性能分析

2.2.1系统增益指标

2.2.2 H∞性能

2.2.3 H2性能

2.3常用度量空间

2.4鲁棒分析

2.4.1线性分式变换

2.4.2不确定性描述

第三章汽车主动悬架与电动助力转向系统的集成控制模型

3.1四自由度汽车主动悬架系统的数学模型

3.2七自由度主动悬架系统与电动助力转向的集成控制模型

3.2.1七自由度主动悬架模型

3.2.2汽车角输入操纵运动模型

3.2.3 EPS模型

3.2.4主动悬架系统与电动助力转向系统的集成控制模型

3.3汽车被动悬架系统与助力转向系统的集成控制模型

第四章H2/H∞混和优化控制

4.1 H∞优化控制理论

4.1.1基于LMI的H∞控制模型

4.1.2基于LMI的H∞控制算法

4.2 H2优化控制理论

4.2.1基于LMI的H2控制模型

4.2.2基于LMI的H2控制算法

4.3 H2/H∞混和最优控制

4.3.1基于LMI的H2/H∞控制模型

4.3.2基于LMI的H2/H∞控制算法

4.4汽车主动悬架H2/H∞混和优化控制器设计

4.4.1广义受控对象描述

4.4.2控制通道选取

4.4.3两种多目标H2/H∞混合控制方案

4.5仿真结果与分析

4.5.1仿真结果

4.5.2仿真结果分析

4.5.3结论

第五章基于博弈论的H2/H∞混合控制器

5.1博弈论

5.1.1博弈论介绍

5.1.2数学符号

5.1.3二人非零和对策

5.1.4纳什均衡

5.2基于博弈论的H2/H∞混合控制器

5.2.1 H2/H∞非零和博弈模型

5.2.2基于纳什谈判解原理的H2/H∞混合控制算法

5.2.3构造两人非零和对策赢得矩阵

5.2.4 H2/H∞混合博弈问题描述

5.2.5纳什最大最小谈判解原理求解H2/H∞混合控制的算法

5.3汽车主动悬架H2/H∞混和最优控制器设计

5.3.1广义受控对象描述

5.3.2 H2/H∞混合控制算法实现

5.4仿真结果与分析

5.4.1仿真结果

5.4.2仿真结果分析

5.4.3结论

第六章七自由度汽车主动悬架系统与电动助力转向的集成H∞控制研究

6.1汽车主动悬架系统与电动助力转向的集成H∞控制方案

6.1.1不确定性描述

6.1.2广义受控对象描述

6.2仿真结果与分析

6.2.1仿真结果

6.2.2仿真结果分析

6.2.3结论

结论与建议

结论

建议

参考文献