车辆半主动悬架的道路频率自适应控制

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1、车辆半主动悬架的道路频率自适应控制LeHoaNguyen,Keum-ShikHong*zandSeonghunPark摘要本文是对某型车辆半主动悬架的道路频率自适应控制的研究。控制的目标是对于所有频率区域的道路干扰均能提高车辆的悬挂性能（平顺性和轮轨关系）O为了实现这个目标，采用的控制方式来源于传统的天棚阻尼控制，控制器的增益大小由不同的频率区域道路干扰所决定。通过使用从一个相对位移测量传感器所测的数据，就可以得出一种基于卡尔曼滤波器估计所需的状态变量设计的一个状态估计量。道路扰动频率徳估计使用一阶零交点的算法来得到。该种控制方法的效率可

2、以通过数据模拟显示得出。关键词：汽车悬架最低标准相对位移传感器相应的道路频率1•简介悬架系统是设计用來支持车体的重绘，以隔离车辆底盘免除道路干扰，保持良好的车轮和道路的接触关系。悬架系统可以分为主动，半主动和被动悬架三类。每种悬架方式都有各自的优缺点。被动悬架构造简单，便于运用。然而，它只能使车辆的运行性能在有限的频率范围内保持稳定，而车辆运行过程中的频率范围很广。与被动悬架相比，主动悬架可以使车辆的运行性能在很广的频率范围内保持稳定。因此，有很多的研究人员来研究这一块[1,3,11-18]o然而，全主动悬架系统的缺点是构造比较复杂，制造

3、成本较高，消耗的能量较多。半主动悬架系统配备了可调阻尼器（可变孔或磁流变阻尼器），这样就可以生成一系列不同的阻尼力作为控制力的输入。因此半主动悬架的成本和重量比主动悬架系统节省得多。此外，采用半主动悬架控制方式相比较主动悬架方式其系统的性能稳定多了,其维护的可行性比被动悬架也可行多了。这些优势使半主动悬架系统已经广泛应与商'1"弃^皐^了[4_10]°悬架系统的性能是由行驶舒适性和车轮与地面的接触性能来评定的。提高行驶舒适品质，最重要的是使车体运行时的频率隔离r路上干扰在人类敏感频率范围，根据ISO2631-1[3]标准其范围大致是在4-

4、8Hz。另一方面，为了提高轮对与道路的接触性能要轮对与道路的接触性能要求求，车轮尽可能多保持接触的路面，尤其是在非簧载质量的谐振频率时（近10Hz）o因此，在设计悬架系统的控制方式时，它总是需要考虑保持良好的乘坐舒适性和良好的轮对与道路的接触性能要求，同时还要考虑到在所有条件的道路干扰对悬架系统的影响。权衡这两个相互矛盾的要求,所以，公路自适应控制方法得到了更多的关注。Fialho和Balas［1］引入了道路适应性的主动悬架系统控制设计，包括两个层次的适应，是基J：非线性特性的悬架系统以及基于道路条件的悬架系统。Lu提出了一个道路F1适应

5、频率的多目标悬浮控制的乘用车战略。在他的研究屮，这个策略的调节控制规律（/72//7j是基于一定频率的道路干扰信息来平衡行驶舒适性和处理轮对与道路接触的性能。自从Karnoppetal［4］引入了skyhook控制，许多创新的控制方法被提出用来实现这个战略［5、7“10］。Hongetal提出了依据道路自适应来修改skyhook控制半主动的麦弗逊悬架系统的液压支柱类型。在他们的研究中，修改后的最优skyhook被建议用来控制各种道路条件下的悬架系统。GopalaRaoandNarayanan［8］提出了这个控制的平稳随机响应是指一个运行非

6、线性的2IT由度的1/4车辆模型在囁岖不平的道路上的釆用skyhook阻尼控制策略的响应。他们的研究指出，设计skyhook阻尼控制的效用是等同于采用线性二次调节器等价控制力反馈系统的作用的。Caponettoetal［9］介绍了根据不同的道路条件，利用模糊控制变化的特征参数来实现skyhook最优控制。在控制技术的相关文献屮，这类适应各种频率区域道路干扰的相关问题是罕见的。控制的目标在任何频率地区道路干扰均能提高车辆乘坐舒适性和轮对与道路接触的处理性能。为了实现这个目标，提出了对于skyhook的修改控制。skyhook的修改控制的增益

7、是根据各H道路干扰频率来确定的。为了确定各个不同道路频率激扰卜的增益，对采用的LQR［16・18］控制与加权因素的悬架系统进行了第一次调査研究。随后，Kosut［19］引入了某个跨国公司的规范标准来减小反馈系统和采用的LQR控制获得的差异的控制力量。本文得出的结论如下。首先，控制结构扩展skyhook控制形式的输出反馈包括评估提出的道路频率；其次，跨国公司针对不同地区的道路频率采用了不同的最优控制形式；最后，为了区别于使用了垂直加速度传感器的传统悬架系统，本种修改控制结构引入了相对天钩悬架位移传感器并且相结合的状态估计量。2.半主动悬架的

8、建模2.1建立1/4车辆的悬架模型本研究考虑可变阻尼器的一个基本的1/4车辆悬架模型如图一@）所示。悬架参数包括簧载质量叫，非簧载质量叫，悬挂弹簧刚度任，车轮等效刚度心,路而不平度°,非簧载质