汽车非线性悬架系统的分数阶滑模控制研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车非线性悬架系统的分数阶滑模控制研究张一飞，等汽车非线性悬架系统的分数阶滑模控制研究张一飞，高远，王雨涛(广西科技大学电气与信息工程学院柳州，545006)(。广西汽车零部件与整车技术重点实验室柳州，545006)摘要：根据二自由度1／4车非线性悬架系统数学模型，以理想天棚阻尼悬架系统为参考对象，研究了汽车悬架系统的分数阶滑模控制方法。通过构造分数阶滑模面函数，结合Lyapunov稳定性理论推导出的悬架系统的分数阶滑模控制律，其中控制器参数根据悬架系统性能指标最小原理，

2、采用遗传算法寻优获得。仿真结果表明：相比传统的整数阶滑模控制方法，分数阶滑模控制策略能进一步降低车身垂直振动加速度、悬架动扰度和轮胎形变，能获得更好的汽车行驶平稳性和安全性。关键词：汽车；非线性悬架系统；分数阶；滑模控制DOI编码：10．140168．cnki．1001．9227．2014．10．032Abl由锄。t：Inthispaper，twodegreesoffreedomnonlinearsuspensionsystemisdesigned，askyhooksystemasreferenceobje

3、cttodesignfractionalorderslidingmodesurfacefimctionmethod，ByconstructingthefractionalorderslidingmodeplanefunctionandcombiningthetheoryofLyapunovstabilitytodeducetheapproximationofslidingmodecontrollaw,Usegeneticalgorithmopti—mizationtodesigntheparametersw

4、iththeprincipleofsuspensionsystemperformanceindex．Simulationresultsshowthatcom—paredwiththetraditionalintegerorderslidingmodecontrolsystem，thefractionalordercalculusslidingmodecontrollerhasbeRercontrolperformance，itcaneffectivelyreducethebodyverticalaccele

5、ration，suspensiondynamicvibrationimmunityandtiredefor—mation，italsocanobtainbeRervehicleridingcomfortandhandlingsafety．Key：Vehicle；Nonlinearsuspension；FractionalOrder；Slidingmodecontrol中图分类号：TP13，U463．33文献标识码：A文章编号：1001—9227(2014)10—0032—040引言可有效进一步提高悬架系统的

6、控制效果，能获得更好的汽车行悬架系统是车辆的重要组成部分之一，悬架系统的好坏直驶平顺性和操控稳定性。然而，从现有资料看，汽车悬架系统接影响到乘客和驾驶员在乘坐汽车时的乘坐舒适性和驾驶稳定的分数阶控制研究的相关报道总体很少。性”。可控悬架系统是现代汽车的重要发展趋势，控制策略是本文以二自由度1／4车非线性悬架系统为研究模型，理想可控悬架系统研究开发的重要方面之一。实际的汽车悬架系统天棚阻尼悬架系统为参考对象，以簧载部分的位移差和速度差可视为受随机路面激励的非线性系统。目前，人们针对汽车为误差设计分数阶滑模面函

7、数，根据Lyapunov稳定性条件，结可控悬架的控制问题，提出了不少整数阶控制方法，几乎涉及合悬架系统数学模型推导出分数阶滑模等效控制器。分数阶滑控制理论的所有分支，且各有优缺点，在复杂的行驶工况条模等效控制率中的参数采用遗传算法结合给定的性能指标寻优件下，控制效果不理想。得到。仿真结果表明，在不同的行驶工况下，相比传统整数阶分数阶微积分作为一个新兴名词早在300多年前就被人们滑模控制器，基于分数阶微积分滑模控制器具有更好的控制性提出，由于当时条件限制导致其发展缓慢。进十几年来，随能，可进一步降低车身垂直加

8、速度、悬架动绕度和轮胎形变，着计算机技术的发展，分数阶微积分理论已经受到人们的关注更好地提高了汽车行驶的平顺性和操控稳定性。和重视，由于分数阶控制器具有更优的控制性能和鲁棒性被广泛的应用到物理、材料、信号处理等控制领域中。迄今，人们1非线性汽车主动悬架系统模型提出了TID控制器】、CRONE控制器】、PID控制器”等不同类本文采用车身与车轮两自由度振动系统的1／4车辆非线性型的分数阶控制器，研究涉及航天、机器等各