基于主動(dòng)懸置汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的魯棒控制研究

基于主動(dòng)懸置汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的魯棒控制研究

為了避免車內(nèi)乘客受到來(lái)自道路和發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置被用來(lái)隔離發(fā)動(dòng)機(jī)高頻振動(dòng)向底盤的傳遞。這些高頻振動(dòng)是由不平衡質(zhì)量塊的旋轉(zhuǎn)和燃燒動(dòng)力引起的。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置在減少由低頻路面引起的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)也具有重要作用。本文評(píng)估了主動(dòng)懸置對(duì)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)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(dòng)機(jī)機(jī)體加速度作為控制輸入量。建立了一個(gè)精確的發(fā)動(dòng)機(jī)模型，基于主動(dòng)懸置激勵(lì)模型設(shè)計(jì)了魯棒控制器。本文利用拉格朗日和牛頓-歐拉方程推導(dǎo)了發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。同時(shí)也考慮了設(shè)備的非模態(tài)動(dòng)力學(xué)、驅(qū)動(dòng)器以及傳感器的非結(jié)構(gòu)化的不確定性。采用適當(dāng)?shù)募訖?quán)函數(shù)，設(shè)計(jì)了2種控制算法。用μ-分析方法（一種評(píng)價(jià)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(gòu)奇異值曲線）對(duì)控制器的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能進(jìn)行評(píng)估，并評(píng)價(jià)了該控制器對(duì)傳感器噪聲抑制和發(fā)動(dòng)機(jī)減振效果。仿真結(jié)果表明，采用魯棒控制器的主動(dòng)懸置能改善現(xiàn)有傳感器噪聲條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)特性。同時(shí)，可以看出該控制器在改善發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)性能上還需做相當(dāng)多的工作。這可能是因?yàn)橹徊捎昧艘粋€(gè)主動(dòng)懸置或使用了一個(gè)安裝位置和方向不正確的主動(dòng)懸置。使主動(dòng)懸置安裝在最優(yōu)位置（或方向）或安裝2個(gè)主動(dòng)懸置均可更進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)性能，減少后續(xù)開發(fā)工作。發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)懸置安裝位置和方向的優(yōu)化將成為未來(lái)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