摘要：汽车高性能主动悬架对提升驾乘体验感具有显著优势,鲁棒性控制算法是发挥主动悬架性能的重要保障。针对典型鲁棒控制算法难以实现有效扰动估计和补偿的问题,本文提出了H_(2)/H_(∞)-H_(2)-IUDE算法,采用IUDE算法估计并补偿扰动,并引入H_(2)状态观测器,相比H_(2)/H_(∞)算法增强了鲁棒性。首先,建立了半车主动悬架控制系统模型,并定义了扰动形式。然后,提出能实现扰动估计和补偿解耦的IUDE算法,并提出一种H_(2)状态观测器,进而实现了对H_(2)/H_(∞)算法的再设计。最后,针对随机路面和减速带路面等典型工况进行仿真分析。结果表明,所提出的算法相比H_(2)/H_(∞)算法,随机路面工况的车身质心垂向加速度和俯仰角均方根值分别下降了7.6%和5.9%,对汽车平顺性有明显改善。同时,所提出的H_(2)观测器能有效估计系统状态,IUDE算法能准确估计扰动,并能够避免非解耦型UDE方法带来的悬架动挠度恶化问题,具有优异的扰动估计和灵活补偿的突出特点。

摘要：在建立汽车悬架和转向动力学模型的基础上,设计主动悬架和电动助力转向的集成控制系统。针对传统先设计结构参数后设计控制器易造成系统失去全局最优性能的特点,提出一种基于模拟退火的结构和控制器集成优化设计方法,将主动悬架和电动助力转向系统的主要机械结构参数和控制器的部分参数作为设计变量,以汽车的综合动力学指标为目标函数,进行同时优化。仿真计算和试验结果表明此方法与传统设计方法相比,对提高汽车操纵稳定性、行驶平顺性、操纵轻便性和安全性等综合性能具有较好的效果。

摘要：针对现有主动悬架作动器存在能耗大、功率密度低等不足,设计了一款电磁力大而波动小的永磁直线作动器。运用基于圆柱坐标标量磁位的分离变量法对作动器气隙径向磁场进行解析,验证了所建的有限元模型。研究作动器电磁力及其波动特性,并用波动比评价其波动特性。结果显示:电磁力与输入电压和运行速度有密切关系;电磁力的波动随电磁力上升而增大,但波动比降低并逐渐稳定于6.8%左右。通过作动器电磁力计算并和被动减振器阻尼力测试值进行对比,表明所设计的的电磁作动器能够满足悬架对阻尼力的要求。

摘要：基于线性矩阵不等式的方法,设计了考虑控制输入时滞的有限频域H_∞控制算法。在该算法设计中,以提高车辆乘坐舒适性、降低车体加速度为控制目标,以悬架动行程小于最大许用行程、车轮与地面始终保持良好接触、作动器出力小于其最大出力为控制的3个约束条件,分析了控制参数对求解结果的影响。针对控制参数经验取值难以得到控制的最优解,且不同时滞条件下参数取值不具有通用性的问题,提出了基于遗传算法的优化设计方法,并对求解得到的控制算法性能进行了仿真分析。结果表明:基于遗传算法优化设计并考虑了控制时滞的有限频域H_∞控制算法,能够有效地降低时滞对控制的影响,提高车辆在4~8 Hz频域范围内的乘坐舒适性,且控制效果明显优于依靠经验设计的控制算法和未考虑控制输入时滞的控制算法。

摘要：为了改善多桥车辆操纵稳定性和行驶平顺性,通过建立多桥车辆的5+2n自由度动力学模型,设计了主动悬架与多桥转向线性系统二次型最优控制(LQG)综合控制器。通过仿真试验,对比分析了采用与不采用综合控制器2种情况下,多桥车辆不同车速下对阶跃信号的各项性能指标的响应。结果表明:低速情况下,采用综合控制器较不采用控制器的多桥车辆侧偏角峰值减小0.03rad、横摆角速度峰值减小0.1rad/s、车身侧倾角峰值减小0.015rad、俯仰角峰值减小0.015rad、车身垂直加速度峰值减小0.3m/s2、轮胎动位移峰值减小0.009m;高速情况下,以上各性能指标峰值分别减小0.095rad、0.4rad/s、0.075rad、0.09rad、2.1m/s2、0.018m。多桥车辆采用综合控制器相对于不采用控制器时的操纵稳定性和行驶平顺性都有显著改善。

摘要：建立主动悬架半车四自由度模型,应用耗散系统理论设计了主动悬架严格(Q,S,R)-耗散状态反馈控制器,使用Matlab/Simulink对系统模型进行仿真,使用时域和频域方法分析了车身垂直加速度、俯仰角加速度、悬架动行程和轮胎动位移4项指标,与被动悬架做了对比分析.仿真结果表明,使用严格耗散控制器的主动悬架在改善车辆乘坐舒适性和行驶平顺性方面效果明显.

摘要：针对直线电机式电磁主动悬架推力波动大、推力密度低的问题,提出一种非均匀齿结构的Halbach圆筒型永磁直线电机。利用解析法对该电机的边端力模型进行推导,并进一步分析非均匀边端齿结构对电机输出性能的影响。根据分析结果选取边端齿的轴向长度和径向削短高度、永磁体高度和径向充磁的长度、内部齿的长度5个参数作为优化因子,以电机输出推力最大和推力波动最小为优化目标进行田口法和响应面法优化,得到参数的最优值。试制了原理样机并搭建了实验平台,对电机进行空载与负载实验,验证了所提结构及其设计优化方法的有效性。

摘要：针对国内外火星车车轮相关故障进行分析,从悬架自由度角度提出车轮抬离地面策略,确保车轮沉陷或故障后移动系统仍具有行驶能力.在标准摇臂悬架式移动系统基础上提出一种新的主动悬架式移动系统构型,左、右悬架中各增加了1个制动器和1个张角调节器.制动器工作将主摇臂后段和副摇臂固结,消去主、副摇臂间的回转副;张角调节器工作调节主、副摇臂前段和后段间的夹角.对各轮单独抬升过程进行运动学和瞬时静力学分析,给出制动器负载和张角调节器负载的计算方法.完成地面原理样机的设计制造,并进行松软土壤中车轮抬离地面及行驶测试.测试用土槽内沙土深度为400 mm,土壤为低粒度和低黏度的新疆沙.结果表明,利用构件质心迁移和轮-地相互作用能够有效、可靠地实现各轮单独抬离地面,两侧对应位置车轮也具备同时抬离地面的能力,验证了制动器负载和张角调节器负载的计算方法在地球重力场中的正确性,并推得火星重力场中制动器负载和张角调节器负载.地球重力下张角调节器最大负载650 N·m,制动器最大负载260 N·m;火星重力下张角调节器最大负载220 N·m,制动器最大负载90 N·m.针对各工况要求,综合分析和测试结果,提出了传感器需求.

摘要：如何实现在不同行驶条件下汽车两大性能的最佳协调(即乘坐舒适性和操作稳定性)是主动悬架设计的关键。在LQG控制器设计中,性能指标的加权系数决定了汽车在当前条件下的各性能间的最佳平衡。而实际中需要考虑的因素来自多个方面,如不同路面的不平度、车辆行驶速度、车载质量、甚至还可能包括不同驾驶员偏好等,因而使得控制器设计中对权重系数的选取较难处理。针对这一难题,提出了一种改进的遗传算法优化方案。根据驾驶人(或乘员)对不同方面的性能需求,建立包含不同权值系数的适应度函数,针对适应度函数设计了典型的优化模式,并通过对惩罚函数值的适当选取来实现对性能指标加权系数的优化。通过不同工况及要求下的仿真,分析了该算法的可行性和有效性。研究结果表明,所提出的权值适应度函数优化方法简单、可行、有效。所设计的改进遗传算法能够高效地优化性能指标的加权系数以实现汽车在当前条件下的不同性能的最佳平衡,从而为主动悬架LQG控制器的设计提供一个有效的方法。

摘要：基于免疫算法,提出了一种模糊控制器的优化设计方法,优化模糊控制器的论域和模糊子集的隶属函数参数,并将其用于1/4汽车主动悬架的模糊控制器的设计中。仿真结果表明:使用该方法优化设计的模糊控制器控制汽车的主动悬架系统,汽车的平顺性和操纵稳定性均有明显改善。