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基于LQ的半主動懸架控制

車輛懸架系統(tǒng)的主要作用通過隔離底盤上來自路面的干擾為乘員提供較高的舒適性，并通過預(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)而不是被動懸架可緩解這種沖突,尤其是半主動阻尼器，相較于被動懸架其性能大幅度提升，而又比主動懸架系統(tǒng)耗能少，廣泛應(yīng)用于在汽車工業(yè)中。

基于控制器和觀測器概念完成了半主動懸架整車模型的線性二次型（LQ）建模，通過實(shí)車試驗(yàn)，與空鉤控制器進(jìn)行了對比。提出了包含新的改進(jìn)型道路模型的觀測器，其可過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，對于不同質(zhì)量的汽車，通過半主動懸架控制，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)臺評估了其性能并在實(shí)際道路上完成了性能測試。因此，基于LQ的半主動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