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基于LQ的半主動(dòng)懸架控制

車輛懸架系統(tǒng)的主要作用通過(guò)隔離底盤上來(lái)自路面的干擾為乘員提供較高的舒適性，并通過(guò)預(yù)防車輪與路面的接觸失效以改善輪胎與路面的附著穩(wěn)定性。研究表明，采用電控懸架系統(tǒng)而不是被動(dòng)懸架可緩解這種沖突,尤其是半主動(dòng)阻尼器，相較于被動(dòng)懸架其性能大幅度提升，而又比主動(dòng)懸架系統(tǒng)耗能少，廣泛應(yīng)用于在汽車工業(yè)中。

基于控制器和觀測(cè)器概念完成了半主動(dòng)懸架整車模型的線性二次型（LQ）建模，通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)，與空鉤控制器進(jìn)行了對(duì)比。提出了包含新的改進(jìn)型道路模型的觀測(cè)器，其可過(guò)濾掉因陡峭的山峰起降引起的低頻干擾。另外，提出了二次成本函數(shù)的參數(shù)化方法。試驗(yàn)表明，對(duì)于不同質(zhì)量的汽車，通過(guò)半主動(dòng)懸架控制，能顯著提高汽車的平順性和輪胎與路面的附著穩(wěn)定性。通過(guò)考慮非線性元件的特性或懸架摩擦，建立了參數(shù)化的非線性整車模型，這可用于控制器成本函數(shù)權(quán)重的確定。利用4柱試驗(yàn)臺(tái)評(píng)估了其性能并在實(shí)際道路上完成了性能測(cè)試。因此，基于LQ的半主動(dòng)懸架是汽車批量生產(chǎn)的合適選擇。非線性整車模型如圖1所示，其包括4個(gè)車輪質(zhì)量mus，有4個(gè)垂直自由度；底盤質(zhì)量（質(zhì)量ms、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量IsΦ、Isθ），主要考慮垂直、俯仰、側(cè)傾3個(gè)自由度；以及集中質(zhì)量（magg、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量IaggΦ和Iaggθ），同樣有垂直、俯仰、側(cè)傾3個(gè)自由度。整車模型懸架系統(tǒng)由鋼板彈簧和4個(gè)半主動(dòng)阻尼器組成。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2013年第21期

作者：Andreas Unger et al

編譯：張振偉