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主动油气悬架自动调平技术研究

黄刚  
【摘要】:油气悬架因其良好的非线性及较高的承载能力,越来越多的装备在军用车辆、大型载重车辆、高级越野车辆及少量轿车上。而油气悬架的另一大优势是可以利用液压缸及配套设备,实现调节车身姿态控制车身高度的目的。以自适应backstepping控制理论与滑模控制理论为基础,以车身的自动调平为目的,分别以传统单轮悬架系统、单轮油气悬架系统及整车悬架系统为对象,设计满足控制目标的控制策略,使其满足在不同路面干扰及控制系统内部参数不确定的情况下,实现车身的自动调平控制,并对其进行数字仿真,分析调节过程中内部变量的详细变化曲线,得出控制策略的优劣。建立了单轮悬架系统模型,利用backstepping控制算法实现了对车身高度的控制。控制策略中结合自适应律,实现了自校正控制系统内部参数的不确定摄动及未建模动态特性。通过仿真,详细分析了调节过程中变量的变化规律,验证了控制策略的有效性。建立了单轮油气悬架系统模型,采用内外环分层控制策略。外环利用单轮悬架系统自适应backstepping控制,实现对车身高度的调节。内环利用滑模控制算法,跟踪外环给定的期望跟踪力,并实现对油气悬架刚度非线性及阀组非线性的补偿。提出一种特殊的切换函数代替传统滑模控制中的符号函数切换律,解决了滑模颤振问题。通过仿真分析验证,控制策略可以实现对车身高度的控制,并有抑制路面干扰的作用。建立了整车油气悬架系统模型,借鉴单轮油气悬架高度控制的思路,利用双闭环的控制策略。外环自适应控制策略解决了由于负载变化造成的车身质量、转动惯量变化对控制的影响。内环同样利用改善后的滑模控制策略改善滑模颤振问题,精确跟踪外环期望控制力。通过仿真,验证了控制策略的有效性及对不同路面干扰饿抑制作用。设计了可实现车身调平控制的硬件电路及其软件实现。硬件电路采用双控制芯片的控制方式,避免了单个控制芯片造成的程序臃肿及逻辑不清晰问题,也实现了主控板的节能目标及电压保护功能。


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