基于主動懸置汽車發(fā)動機的魯棒控制研究

為了避免車內(nèi)乘客受到來自道路和發(fā)動機振動的影響，發(fā)動機懸置被用來隔離發(fā)動機高頻振動向底盤的傳遞。這些高頻振動是由不平衡質(zhì)量塊的旋轉(zhuǎn)和燃燒動力引起的。此外，發(fā)動機懸置在減少由低頻路面引起的發(fā)動機振動也具有重要作用。本文評估了主動懸置對4缸發(fā)動機振動抑制的效果。采用了H2和H∞2種魯棒控制策略，將懸置位置處的發(fā)動機機體加速度作為控制輸入量。建立了一個精確的發(fā)動機模型，基于主動懸置激勵模型設計了魯棒控制器。本文利用拉格朗日和牛頓-歐拉方程推導了發(fā)動機懸置的運動學方程。同時也考慮了設備的非模態(tài)動力學、驅(qū)動器以及傳感器的非結(jié)構化的不確定性。采用適當?shù)募訖嗪瘮?shù)，設計了2種控制算法。用μ-分析方法（一種評價閉環(huán)控制系統(tǒng)魯棒性能和魯棒穩(wěn)定性的分析方法，分析頻域范圍內(nèi)傳遞函數(shù)的結(jié)構奇異值曲線）對控制器的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能進行評估，并評價了該控制器對傳感器噪聲抑制和發(fā)動機減振效果。仿真結(jié)果表明，采用魯棒控制器的主動懸置能改善現(xiàn)有傳感器噪聲條件下的發(fā)動機振動特性。同時，可以看出該控制器在改善發(fā)動機振動性能上還需做相當多的工作。這可能是因為只采用了一個主動懸置或使用了一個安裝位置和方向不正確的主動懸置。使主動懸置安裝在最優(yōu)位置（或方向）或安裝2個主動懸置均可更進一步改善發(fā)動機的振動性能，減少后續(xù)開發(fā)工作。發(fā)動機主動懸置安裝位置和方向的優(yōu)化將成為未來的研究方向。

刊名：Journal of Vibration and Control（英）

刊期：2013年第7期

作者：Vahid Fakhari et al

編譯：張振偉