学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

汽车主动悬架系统控制器降阶和集成控制研究

作　者: 汪洪波
导　师: 方敏
学　校: 合肥工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 主动悬架电动助力转向 H_∞控制模型降阶控制器降阶仿真汽车乘坐舒适性集成控制
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 197次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着汽车主动悬架系统控制研究的不断深入,采用最优控制、鲁棒控制等现代控制理论方法,能获得较好控制性能的主动悬架系统。但是由于汽车本身的复杂性,所设计出的控制器的阶数往往较高,这将影响系统的可靠性、实时性,给控制器的工程实现带来困难。汽车主动悬架和电动助力转向系统是汽车的两个重要的子系统。对两者分别进行控制后,简单组成的系统的性能往往不令人满意。通过集成控制综合提高系统性能是重要的研究方向。针对以上两个问题,本文做了以下工作: 1.在建立七自由度主动悬架系统的14阶状态空间模型的基础上,设计了H_∞控制器,应用Hankel范数最优降阶方法研究了主动悬架高阶H_∞控制器的降阶问题。采用Hankel范数最优降阶方法,能够较大程度地降低控制器的阶数且闭环控制性能损失较小。通过与模态截取法、均衡截取法相比较,Hankel范数最优降阶法具有更好的降阶效果。 2.本文分别采用基于模型误差最小和基于闭环性能指标最优的频率加权方法,研究了降阶控制器的设计问题。通过选取适当的加权传递函数,可保证降阶闭环系统的稳定性。采用频率加权互质分解的控制器降阶方法,不仅很大程度地降低了主动悬架高阶控制器的阶数,而且降阶控制器能获得与全阶控制器十分相近的闭环控制性能。 3.研究了主动悬架和电动助力转向的集成控制问题。设计了主动悬架和转向集成系统的鲁棒控制器,将降阶主动悬架H_∞控制系统与电动助力转向PID控制系统构成的集成控制系统与全阶集成控制系统的性能进行了比较。降阶集成控制系统能取得与全阶集成控制系统十分相近的控制性能。 4.对主动悬架和电动助力转向集成控制系统进行了实车道路试验,使用汇编语言和C51语言编写P87C591单片机程序实现集成控制算法。主动悬架和电动助力转向集成控制系统能有效地提高车辆操纵轻便性、行驶平顺性。

全文目录

第一章绪论  14-21
  1.1 汽车悬架概述  14-15
  1.2 汽车主动悬架控制技术及其研究现状  15-18
  1.3 主动悬架模型降阶技术及其研究现状  18-19
  1.4 汽车底盘系统集成控制及其研究现状  19-20
  1.5 本课题研究的目的和意义  20
  1.6 本文研究的主要内容  20-21
第二章基础知识  21-29
  2.1 鲁棒控制  21-25
  2.2 模型降阶方法  25-29
第三章汽车整车主动悬架模型的建立及其H_∞控制  29-35
  3.1 建立7自由度主动悬架系统模型  29-32
  3.2 控制器设计  32-35
第四章基于HANKEL范数最优的主动悬架H_∞控制器降阶研究  35-45
  4.1 基于Hankel范数最优的降阶控制器设计  35-37
  4.2 基于模态截取法、均衡截取法的控制器降阶  37-38
  4.3 三种模型降阶方法的比较  38-40
  4.4 仿真结果与分析  40-44
  4.5 结论  44-45
第五章基于频率加权方法的主动悬架H_∞控制器降阶研究  45-62
  5.1 基于频率加权方法的控制器降阶  45-48
    5.1.1 频率加权模型降阶方法  45-46
    5.1.2 降阶控制器设计  46-48
    5.1.3 频率加权模型降阶方法的改进  48
  5.2 基于闭环性能指标的频率加权控制器降阶  48-53
    5.2.1 频率加权控制器降阶方法  48-50
    5.2.2 降阶控制器设计  50
    5.2.3 仿真结果与分析  50-53
  5.3 基于闭环性能指标的频率加权左互质分解控制器降阶  53-58
    5.3.1 频率加权左互质分解控制器降阶方法  53-54
    5.3.2 降阶控制器设计  54-55
    5.3.3 仿真结果与分析  55-58
  5.4 基于频率加权右互质分解控制器降阶  58
    5.4.1 频率加权右互质分解控制器降阶方法  58
  5.5 考虑动态未建模不确定性的主动悬架控制器降阶  58-60
  5.6 结论  60-62
第六章主动悬架和电动助力转向系统的集成控制研究  62-75
  6.1 主动悬架和转向系统的集成鲁棒控制研究  62-67
    6.1.1 主动悬架和转向集成系统模型的建立  62-64
    6.1.2 H_2/H_∞控制器设计  64-65
    6.1.3 频率响应结果及其分析  65-67
  6.2 主动悬架和电动助力转向系统集成控制研究  67-74
    6.2.1 主动悬架和电动助力转向系统模型的建立  67-68
    6.2.2 集成控制系统设计  68-70
    6.2.3 仿真结果与分析  70-74
  6.3 结论  74-75
第七章实车试验  75-80
  7.1 试验装置简介  75
  7.2 主动悬架与电动助力转向集成系统的道路试验  75-79
  7.3 试验结果及其分析  79
  7.4 结论  79-80
第八章结论与建议  80-82
  8.1 本文总结  80
  8.2 本文后续研究工作的建议  80-82
参考文献  82-86
附录一典型参数表  86-87
附录二集成控制程序流程图  87

汽车主动悬架系统控制器降阶和集成控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文