车辆电液主动悬架PID最优控制研究-论文.pdf

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1、第30卷第1期森林工程Vo1．30No．12014年1月F0RESTENGINEERINGJan．，2014车辆电液主动悬架PID最优控制研究赵强，范超雄，孙子尧，陈杰(东北林业大学交通学院，哈尔滨150040)摘要：基于1／4车辆悬架模型，设计车辆电液主动悬架内外环控制器。基于电液作动器的非线性特性，内环采用了经典的PID控制器，利用其灵活性特点控制输出系统所需的作用力；从车辆的行驶平顺性和操纵稳定性的目标出发，外环采用最优控制(LQG)，以衰减系统振动。Simulink仿真结果证明，相同路面条件下该控制策略下

2、的主动悬架性能相比于被动悬架及PID控制主动悬架有明显改善。关键词：主动悬架；1／4车辆模型；内外环；仿真中图分类号：S776文献标识码：A文章编号：1001—005X(2014)01—0068—05ResearchonPIDandOptimalControlofVehicleElectro-hydraulicActiveSuspensionZhaoQiang，FanChaoxiong，SunZiyao，ChenJie(TrafficCollege，NortheastForestryUniversity，Harb

3、in150040)Abstract：Basedona—qua~eractivesuspensionmodel，avehicleelectro—hydraulicactivesuspensioncontrolschemecombiningPIDandoptimalcontrolwaspresented．Basedonthenonlinearcharacteristicsoftheelectro—hydraulicactuator，theinnerloopadoptedtheclassicPIDcontroller，

4、whichcancontrolforceoftheoutputsystemrequiredwithitsflexiblefeatures．Consideringthevehiclerideperformanceandsteeringstability，theouterloopadoptedtheoptimalcontrol(LQG)inordertoattenuatethesystemvibrations．Simulationresultsshowedthatcomparedtothepassivesuspens

5、ionandactivesuspensionwithPIDcontroller，theperformanceoftheactivesuspensioncontrolstrategyhadbeenimprovedsignificantlyunderthesameroadconditions．Keywords：activesuspension；qua~er—carmodel；innerandouterloop；simulation车辆是一个相当复杂的多自由度机械振动系动器设计性能优越的力跟踪控制器，具有较大的工统，在

6、行驶过程中，路面不平度及行驶状态的改变程实际意义。等都引起车辆的行驶姿态发生改变，产生振动和噪建立1／4车辆被动和主动悬架系统的振动模型声l】J。车速的提高以及人们对车辆的乘坐与驾驶及液压伺服系统模型，设计PID内环控制器跟踪力品质的高要求，学者及相关汽车研发部门越来越关和最优控制器实现性能指标的级联控制策略。通过注性能优越的主动悬挂，提出了最优控制-4]、预Matlab／Simulink建立仿真模型验证设计方法的正确见控制J、滑模控制等方法，研究结果表明有性和有效性，并在此基础上对该车辆悬架系统减振效地改善了主

7、动悬架的行驶平顺性。但多数学者采效果进行性能分析。取理想化的处理液压作动系统，而在实际生产中，11／4车悬架模型的建立普遍采用液压作动系统提供的作用力和车体运动密贴相关，具有固有的非线性特性，因而对非线性作本文针对1／4车二自由度线性车辆模型的有效性，首先建立了1／4车辆的2DOF被动及主动悬架收稿日期：2013一O6—08的简化模型，如图1和图2所示，主动悬架则是在基金项目：中央高校基本科研业务费项目(DL09CB02)，哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目(2008RFQXG004)被动悬架的基础之上布置液压

8、作动器，还包括液压第一作者简介：赵强，博士，教授。研究方向：车辆动力学伺服系统，控制器及传感器等。原理为：由传感器及运动模拟。Email：qyangzhao@163．con(陀螺仪)将测得车身加速度反馈给控制器，控制引文格式：赵强，范超雄，孙子尧，等．车辆电液主动悬架器根据输入的车身振动加速度信号进行设计运算，PID最优控制研究[J]．森林工程，2014，30(1)：68