亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于H∞理論的主動(dòng)懸架狀態(tài)反饋控制

        2020-09-17 13:44:13詹長書曹先騰
        森林工程 2020年5期
        關(guān)鍵詞:魯棒性控制

        詹長書 曹先騰

        摘 要:為了使主動(dòng)空氣懸架在行駛過程中起到更好的減振控制效果,建立參數(shù)不確定性二自由度四分之一汽車懸架模型的動(dòng)力學(xué)方程和非平穩(wěn)路面激勵(lì)模型,利用魯棒H∞(H-infinity最優(yōu)控制)狀態(tài)反饋控制理論對(duì)非平穩(wěn)運(yùn)行條件下的主動(dòng)懸架控制進(jìn)行分析優(yōu)化。在時(shí)間域硬約束條件下提出H∞狀態(tài)反饋控制策略,并將其用于四分之一車輛模型的主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),通過時(shí)域分析和魯棒參數(shù)穩(wěn)定性分析得出該控制器的穩(wěn)定性。針對(duì)非平穩(wěn)運(yùn)行路面,采用魯棒H∞控制策略能有效地改善在給定的約束控制力條件下的乘坐舒適性,減小車身加速度約40%,并且滿足極限懸架動(dòng)撓度0.08 m、輪胎動(dòng)載荷1 500 N的要求,改善了車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。

        關(guān)鍵詞:H∞控制;主動(dòng)懸架;線性矩陣不等式;魯棒性

        中圖分類號(hào):U461.6 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? 文章編號(hào):1006-8023(2020)05-0092-07

        Abstract:In order to make active air suspension have a better vibration control effect while driving, dynamic equation of parameter uncertainty two-degree-of-freedom quarter-vehicle suspension model and non-stationary pavement excitation model are established, analyzing and optimizing active suspension control under linear matrix inequalities with robust H∞ control theory. Under the time domain hard constraints, H∞ state feedback control strategy is proposed and used in the design of the active suspension control system of the quarter vehicle model. The stability of the controller is obtained through time domain analysis and robust parameter stability analysis. For non-steady running roads, the use of a robust H∞ control strategy can effectively improve the riding comfort under the given constraint control force, reduce the body acceleration by about 40% and meet the requirements of limit suspension dynamic deflection of 0.08m and tire dynamics load of 1 500 N, which improves the vehicles handling stability and ride comfort.

        Keywords:H∞ control; active suspension; linear matrix inequality; robustness

        0 引言

        隨著系統(tǒng)復(fù)雜性、可靠性的增加,帶有主動(dòng)力發(fā)生器的汽車控制策略設(shè)計(jì)成為了一個(gè)難題[1-3]。近些年來主動(dòng)懸架控制領(lǐng)域的H∞理論的應(yīng)用得到了發(fā)展。段建民等[4]通過合適的概率代表參數(shù)取值區(qū)間,以含有界隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)模型為控制模型,研究了不確定結(jié)構(gòu)的魯棒H∞控制問題。龍垚坤等[5]、Shaqarin等 [6]研究了主動(dòng)懸架多目標(biāo)控制方法,討論多種可能的控制器設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于車輛懸架系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的性能。Relchartinger等[7]、賈忠益等[8]、陳長征等[9]針對(duì)具有控制量和輸出硬約束的不確定系統(tǒng),研究了一種魯棒保性能控制方法。 CHEN等[10] 、LIU等[11]開發(fā)了一種非線性自適應(yīng)控制器,并把它用于帶有電液執(zhí)行器的主動(dòng)懸架,在多目標(biāo)優(yōu)化控制的框架下,推導(dǎo)出帶有約束的主動(dòng)懸架控制問題的狀態(tài)反饋解。SUN等[12]通過凸優(yōu)化和可自由選擇的控制器參數(shù)方法來解決相互矛盾的性能問題。EMAM[13]、WANG等[14]、馬克等[15]應(yīng)用線性二次控制模擬主動(dòng)懸架系統(tǒng),開發(fā)了一種四分之一車輛的主動(dòng)懸架線性魯棒控制器。周彤[16]針對(duì)參數(shù)不確定的線性變參數(shù)(LPV)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一種魯棒增益調(diào)度比例積分微分(PID)控制器設(shè)計(jì)方法。Moradi等[17]、張麗萍[18]討論了主動(dòng)懸架系統(tǒng)的魯棒H∞控制在有限頻域的控制方法。上述方法雖然實(shí)現(xiàn)對(duì)懸架系統(tǒng)的控制,但設(shè)計(jì)過程中選擇合適的性能加權(quán)函數(shù)比較困難,而且得到的控制器階次較高,增加硬件系統(tǒng)的復(fù)雜程度,具有一定的保守性。在實(shí)際駕駛過程中,汽車經(jīng)常處于非平穩(wěn)行駛狀態(tài),為了提高乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性,本文建立非平穩(wěn)路面激勵(lì)模型,采用魯棒H∞控制理論和線性矩陣不等式優(yōu)化方法,研究汽車非平穩(wěn)行駛條件下主動(dòng)懸架控制的動(dòng)態(tài)特性。

        5.2 不確定性路面激勵(lì)仿真結(jié)果

        圖6為主動(dòng)懸架和被動(dòng)懸架車體垂直加速度時(shí)域分析圖。車體加速度是評(píng)價(jià)車輛平順性重要指標(biāo)。從圖6可以看出,主動(dòng)懸架的車身加速度峰值為0.8 m/s2,而被動(dòng)懸架的車身加速度峰值為1.3 m/s2,主動(dòng)懸架車身加速度峰值比被動(dòng)懸架下降約40%。

        5.3 確定性路面脈沖輸入仿真結(jié)果

        利用前文設(shè)計(jì)的主動(dòng)懸架控制器,分析了車輛在靜止?fàn)顟B(tài)下以加速度a=2 m/s2運(yùn)動(dòng)10 s的控制過程。為了清楚地描述起動(dòng)期間的微小變化,圖7和圖8為1 s內(nèi)的車輛懸架響應(yīng)特性,分別給出了主動(dòng)懸架和被動(dòng)懸架的車體位移、加速度和懸架動(dòng)撓度的比較結(jié)果。圖8表明,主動(dòng)懸架在0.5s后懸架動(dòng)撓度趨于穩(wěn)定接近于0,響應(yīng)特性明顯好于被動(dòng)懸架。通過圖7和8也可以看出,主動(dòng)懸架在時(shí)域上平順性優(yōu)于被動(dòng)懸架。

        5.4 魯棒性分析

        為了分析所設(shè)計(jì)主動(dòng)懸架控制器的魯棒性,設(shè)置了該控制器的參數(shù)不確定性。四分之一轎車模型的車身質(zhì)量、懸架剛度分別為ms=ms(1+dmsδms),ks=ks(1+dksδks)。其中dms為懸架質(zhì)量擾動(dòng)系數(shù),dks為彈簧剛度擾動(dòng)系數(shù)[18]。

        圖11為被動(dòng)懸架和魯棒控制懸架在路面脈沖輸入下的懸架動(dòng)撓度和車身垂直加速度波德圖對(duì)比。結(jié)果表明,主動(dòng)懸架能明顯改善懸架動(dòng)撓度的幅頻特性,特別是在0~16 Hz的低頻范圍內(nèi)。對(duì)于車身加速度來講,在低頻范圍內(nèi),車身垂直加速度有了明顯的改善。在8 Hz左右,被動(dòng)懸架達(dá)到第一個(gè)峰值而且大于主動(dòng)懸架。主動(dòng)懸架的車身加速度處于緩慢上升狀態(tài),在13 Hz左右,主動(dòng)懸架和被動(dòng)懸架的第二個(gè)峰值近乎重合。在懸架動(dòng)撓度對(duì)比中,低頻率范圍內(nèi)主動(dòng)懸架的懸架動(dòng)撓度低于被動(dòng)懸架,而且一直趨于平緩狀態(tài)。在高頻率階段,主動(dòng)和被動(dòng)懸架動(dòng)撓度趨于重合。研究結(jié)果表明,在參數(shù)攝動(dòng)的情況下,主動(dòng)懸架比被動(dòng)懸架在汽車行駛平順性方面也有很大的提高,所設(shè)計(jì)主動(dòng)懸架控制器具有良好魯棒性。

        6 結(jié)論

        本文建立了道路非平穩(wěn)運(yùn)行激勵(lì)下的時(shí)域模型,應(yīng)用魯棒H控制理論將主動(dòng)懸架控制問題轉(zhuǎn)化為求解一組線性矩陣不等式(LMI)的約束優(yōu)化問題。從頻域、時(shí)域和模型參數(shù)不確定性等方面對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明應(yīng)用魯棒H控制理論的主動(dòng)懸架在非平穩(wěn)運(yùn)行條件下,具有更低的車身垂向加速度峰值,懸架動(dòng)撓度約束和輪胎動(dòng)載荷約束兩項(xiàng)輸出指標(biāo)也有明顯改善,平順性和乘坐舒適性相對(duì)于PID控制主動(dòng)懸架以及被動(dòng)懸架都有很大提高,具有理想的控制效果,并且側(cè)面反映出該控制算法的有效性和實(shí)用性。

        【參 考 文 獻(xiàn)】

        [1]寇發(fā)榮,李立博,魏冬冬,等.饋能式磁流變半主動(dòng)懸架協(xié)調(diào)控制研究[J].液壓與氣動(dòng),2018,42(12):30-36.

        KOU F R, LI L B, WEI D D, et al. Coordinated control of energy regenerative magnetorheological semi-active suspension[J]. Chinese Hydraulics & Pneumatics, 2018, 42(12): 30-36.

        [2]遲媛,任潔,王勇,等.車輛液壓主動(dòng)懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能研究[J].液壓與氣動(dòng),2016,40(12):16-24.

        CHI Y, REN J, WANG Y, et al. Design and performance study on hydraulic vehicle active suspension system[J]. Chinese Hydraulics & Pneumatics, 2016, 40(12): 16-24.

        [3]劉曉華,楊美鏡,陳文凱.伐木機(jī)械四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2019,47(7):14-16.

        LIU X H, YANG M J, CHEN W K. Design of four-wheel independent drive hydraulic power system of logging machinery[J]. Forestry Machinery & Woodworking Equipment, 2019, 47(7):14-16.

        [4]段建民,黃小龍.汽車主動(dòng)懸架多目標(biāo)最優(yōu)魯棒控制LMI方法研究[J].自動(dòng)化儀表,2019,40(8):43-48.

        DUAN J M, HUANG X L. Research on LMI method for multi-objective optimal robust control of vehicle active suspensions[J]. Process Automation Instrumentation, 2019, 40(8): 43-48.

        [5]龍垚坤,文桂林,陳哲吾.汽車主動(dòng)懸架魯棒保性能控制仿真研究[J].汽車工程,2014,36(2):216-221.

        LONG Y K, WEN G L, CHEN Z W. A simulation study on robust guaranteed cost control for vehicle active suspension[J]. Automotive Engineering, 2014, 36(2): 216-221.

        [6]SHAQARIN T, AL-RAWAJFEH A E, HAJAYA M G, et al. Model-based robust H∞ control of a granulation process using Smith predictor with Reference updating[J]. Journal of Process Control, 2019, 77: 38-47.

        [7]REICHHARTINGER M, FALKENSTEINER R, HORN M. Robust estimation of forces for suspension system control[J]. IFAC-PapersOnLine, 2018, 51(25): 328-333.

        [8]賈忠益,姜陶然,李濤.基于未知輸入觀測(cè)器的主動(dòng)式座椅懸架魯棒H_∞控制[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2019,22(1):32-38.

        JIA Z Y, JIANG T R, LI T. Robust H∞ control of an innovative active seat suspension based on unknown observer[J]. Journal of Yangzhou University(Natural Science Edition), 2019, 22(1): 32-38.

        [9]陳長征,王剛,于慎波.低頻時(shí)變時(shí)滯懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輸出反饋魯棒H_∞多目標(biāo)控制[J]. 振動(dòng)與沖擊,2015,34(23):153-160.

        CHEN C Z, WANG G, YU S B. Multi-objective control for suspension systems with low frequency, time-varying, and time delay via an output feedback-based robust H∞ controller[J]. Journal of Vibration and Shock, 2015, 34(23): 153-160.

        [10]CHEN H, GUO K H. Constrained H∞ control of active suspensions: an LMI approach[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2005, 13(3): 412-421.

        [11]LIU Z Y, WAGNER J. Nonlinear model reduction for dynamic and automotive system descriptions[J]. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2002, 124(4): 637-647.

        [12]SUN W C, ZHAO Y, LI J F, et al. Active suspension control with frequency band constraints and actuator input delay[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, 59(1): 530-537.

        [13]EMAM A S. Active vibration control of automotive suspension system using fuzzy logic algorithm[J]. International Journal of Vehicle Structures and Systems, 2017, 9(2): 77-82.

        [14]WANG Y, RAJAMANI R, ZEMOUCHE A. A quadratic matrix inequality based PID controller design for LPV systems[J]. Systems & Control Letters, 2019, 126: 67-76.

        [15]馬克,米林,譚偉,等.主動(dòng)懸架非脆弱H_∞控制器設(shè)計(jì)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2017,31(12):15-21.

        MA K, MI L, TAN W, et al. Design of non-fragile H∞ controller for active suspension[J]. Journal of Chongqing University of Technology (Natural Science), 2017, 31(12): 15-21.

        [16]周彤.客車電控空氣懸架系統(tǒng)參數(shù)匹配與控制方法研究[D].長春:吉林大學(xué),2015.

        ZHOU T. Research on electronically controlled air suspension matching and control strategy for bus[D]. Changchun: Jilin University, 2015.

        [17]MORADI M, FEKIH A. A stability guaranteed robust fault tolerant control design for vehicle suspension systems subject to actuator faults and disturbances[J]. IEEE Transactions on Control System and Technology, 2015, 23(3): 1164 -1171.

        [18]張麗萍.基于LMI優(yōu)化的車輛非平穩(wěn)行駛下的主動(dòng)懸架控制研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2015,53(11):232-235.

        ZHANG L P. Study on the vehicle active suspension control system of non-stationary running under random excitation based on LMI[J]. Machinery Design & Manufacture, 2015, 53(11): 232-235.

        [19]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

        YU Z S. Automotive theory[M]. Beijing: Machinery Industry Press, 2009.

        [20]鄔惠樂,邱毓強(qiáng).汽車拖拉機(jī)試驗(yàn)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1981.

        WU H L, QIU Y Q. Auto tractor experiment[M]. Beijing: Machinery Industry Press, 1981.

        [21]陳虹,馬苗苗,孫鵬遠(yuǎn).基于LMI優(yōu)化的主動(dòng)懸架多目標(biāo)控制[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào),2006,44(4):550-559.

        CHEN H, MA M M, SUN P Y. Multi-objective control of active suspension based on LMI optimization[J]. Acta Automatica Sinica, 2006, 44(4):550-559.

        [22]俞立.魯棒控制:線性矩陣不等式處理方法[M].北京:淸華大學(xué)出版社,2002.

        YU L. Robust control: linear matrix inequality processing method[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.

        猜你喜歡
        魯棒性控制
        武漢軌道交通重點(diǎn)車站識(shí)別及網(wǎng)絡(luò)魯棒性研究
        荒漠綠洲區(qū)潛在生態(tài)網(wǎng)絡(luò)增邊優(yōu)化魯棒性分析
        基于確定性指標(biāo)的弦支結(jié)構(gòu)魯棒性評(píng)價(jià)
        基于時(shí)差效用的雙目標(biāo)資源約束型魯棒性項(xiàng)目調(diào)度優(yōu)化
        關(guān)于工程項(xiàng)目成本管理的分析
        社會(huì)轉(zhuǎn)型期行政權(quán)控制的路徑探索
        科技視界(2016年21期)2016-10-17 17:06:18
        淺析應(yīng)收賬款的產(chǎn)生原因和對(duì)策
        商(2016年27期)2016-10-17 05:41:05
        會(huì)計(jì)預(yù)算控制現(xiàn)狀及方法
        淺談高層建筑沉降監(jiān)測(cè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制
        科技視界(2016年20期)2016-09-29 13:07:14
        保險(xiǎn)公司財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)管理及控制研究
        日本熟妇另类一区二区三区| 亚洲AV乱码毛片在线播放| 亚洲综合久久久中文字幕| 亚洲视频专区一区二区三区 | 精品国产黑色丝袜高跟鞋| 人人爽亚洲aⅴ人人爽av人人片| 久久综合伊人有码一区中文字幕| 欧美精品欧美人与动人物牲交| 国产亚洲av无码专区a∨麻豆| 久久精品亚洲中文无东京热| 精品国产一区二区av麻豆不卡| 香蕉久久一区二区不卡无毒影院| 国产乱xxⅹxx国语对白| 亚洲午夜精品久久久久久抢 | 亚洲女同恋av中文一区二区| 北条麻妃国产九九九精品视频 | 精品国产高清a毛片| 天涯成人国产亚洲精品一区av| 国产乱妇无码大片在线观看| 天天操夜夜操| 激情文学人妻中文字幕| 激情在线一区二区三区视频| 农村欧美丰满熟妇xxxx| 日韩AV有码无码一区二区三区 | 精品无人区无码乱码大片国产 | 精品无码av无码专区| 影音先锋每日av色资源站| 国产视频在线一区二区三区四区| 精品久久一区二区三区av制服| 国产亚洲精品久久久闺蜜| 污污污污污污污网站污| 精品女同一区二区三区不卡| 桃红色精品国产亚洲av| 伊人狠狠色丁香婷婷综合| 日本少妇被爽到高潮的免费| 日韩一级精品视频免费在线看| 国产婷婷色一区二区三区在线| 青青视频一区| 白白白色视频在线观看播放 | 中文毛片无遮挡高潮| 中文片内射在线视频播放|