【摘要】：磁流變半主動懸架是具有應(yīng)用前景的汽車懸架,是智能汽車發(fā)展中不可缺少的一部分。傳統(tǒng)汽車主要通過駕駛員對車輛進行操控和調(diào)整,保證車輛行駛時的安全性和舒適性。而智能汽車可以實現(xiàn)無人駕駛,需要通過車輛自身的控制器進行調(diào)控,除了要考慮車輛的安全行駛外,還要考慮如何保證乘客的舒適性。隨著中國高速公路里程數(shù)的日益增加,車輛在高速公路上行駛時保證乘客舒適性的控制方法越來越有研究價值。本文針對一類高速公路上具有俯仰運動的起伏路面行駛工況,考慮磁流變半主動懸架的復雜非線性特性,研究汽車半主動懸架模型預測控制方法。文章首先考慮到起伏路面一般左右對稱,對車輛左右車輪的激勵基本相同,建立了可表征車輛俯仰運動和垂向運動的磁流變半主動懸架半車模型,同時使用雙曲正切模型來描述半主動懸架的磁流變阻尼器的非線性特性,并結(jié)合仿真驗證了模型的準確性。然后基于本文所建立的磁流變半主動懸架半車模型,以抑制車輛的俯仰角和垂向加速度為目的,給出了模型預測控制的數(shù)學描述,分析了面臨的非線性優(yōu)化計算問題。由于非線性模型預測控制問題的求解比較復雜,將模型中的非線性項轉(zhuǎn)化為非線性約束,因此原非線性系統(tǒng)的控制問題就轉(zhuǎn)化為一種帶有非線性約束的線性系統(tǒng)的控制問題。利用一種連續(xù)/廣義最小殘差法(C/G)對新的控制問題進行優(yōu)化求解,給出了一種可以處理磁流變阻尼器非線性的半主動懸架預測控制計算方法,并在MATLAB的Simulink仿真環(huán)境以及高精度車輛動力學仿真軟件veDYNA環(huán)境中對控制器的有效性進行了仿真。結(jié)果表明本文設(shè)計的非線性半主動懸架MPC控制器可以有效抑制車輛的俯仰角和垂向加速度。在仿真驗證的基礎(chǔ)上,通過硬件在環(huán)實驗驗證了控制方法在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。最后為了進一步減少計算時間,提高控制算法的實時性,將本文設(shè)計的預測控制方法分解到前后懸架,構(gòu)成分布式預測控制器,從原理上減少了迭代方程的個數(shù),大大降低了運算時間。通過仿真驗證了分布式半主動懸架MPC控制器的有效性,仿真結(jié)果表明本文提出的分布式半主動懸架控制器可以有效的抑制車輛俯仰運動和垂向運動。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U463.33;TP273
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文架相比于主動懸架的能耗更低，結(jié)構(gòu)更簡單，并且相比與主動懸架的控制效半主動懸架也能達到比較理想的控制結(jié)果[29]。因此，半主動懸架已成為大部車制造企業(yè)比較常用的智能懸架結(jié)構(gòu)。盡管半主動懸架存在上述優(yōu)點，但是缺點也給研究者們帶來了許多難以解決的問題。最大的問題是由于半主動懸在非常強的非線性特性以及回滯特性，給后續(xù)的控制器設(shè)計帶來了極大的困挑戰(zhàn)[30]。也正因如此，目前半主動懸架控制主要基于比較簡單的 1/4 懸架模型研究，而 1/4 懸架模型的研究工作只能研究懸架的垂向振動，無法從車輛的高究車輛的俯仰運動，存在一定的局限性，但是對于起伏路面工況，對俯仰運研究是十分必要的。

-18veDYNA 復雜起伏路面仿真6 芯片測量非線性 C/G 算法基于 ARM Cortex-R4F 處理接口，集成了 ARM Corte具有 FlexRay、CAN 等多。18 1912 13 14 -0.1-0.08-0.06-0.04-0.02vedyna后輪動

法控制周期的測量，選取 TMS570 具有輸出功能的 IO腳，使用示波器測量這個引腳的電平，當上述算法運行翻轉(zhuǎn)，從而可測量出算法運行時間，測試流程如圖開始MPC控制器MCU引腳翻轉(zhuǎn)控制結(jié)束圖 3-20 算法周期測量示意圖例：當最大迭代次數(shù) kmax=5，預測步數(shù) NN=10，迭代器輸出的圖像如圖 3-21 所示。波長的記錄周期 t是 2周期為 10.4ms。 t

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本文編號：2789087