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《南京林业大学》 2008年
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分数微积分理论在车辆底盘控制中的应用研究

陈炎冬  
【摘要】: 悬架系统和转向系统是汽车底盘控制系统中的核心部分,其性能的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性和操纵安全性。近十多年来,基于分数微积分理论发展起来的分数阶控制理论得到许多国内外专家、学者的关注,但在车辆控制应用中,只有少数外国学者在汽车悬架系统控制的研究中应用了分数阶理论,而且仍处在于起步阶段。本课题将分数微积分理论引入到底盘控制中,进行建模、仿真分析和研究。 本文首先介绍了分数阶微积分的定义、性质、计算方法及控制方法等基础理论知识。然后,在对1/4车辆悬架系统研究的基础上,结合振动控制理论和技术,设计了三种新的悬架控制系统,分别应用分数阶微积分理论的最优控制策略、CRONE控制策略和结合磁流变技术的半主动CRONE控制策略。在Matlab/Simulink环境下,对上述三种控制策略下的悬架控制系统进行了建模与仿真,通过对B级路面激励下仿真结果分析,表明本文所建立的悬架,与被动悬架相比在很大程度上降低了车身垂直加速度和轮胎动载荷,较好的改善了车辆行驶平顺性和安全性,而且悬架动挠度相对其他整数阶控制方法也有一定的改善,减小了悬架上下间发生碰撞的概率。特别指出,后两种控制策略的悬架系统,具有一定的鲁棒性,而且能耗降低,但也增加了系统的复杂性。 然后在对转向系统的转向特性、动力学和运动学规律研究的基础上,建立了四轮转向系统的动力学模型,分析了前轮转角输入时的稳态和瞬态响应。然后,结合分数微积分理论提出了前馈比例控制和前馈与反馈综合控制的四轮转向系统,并在Matlab/Simulink环境下,建立仿真模型。从仿真结果可以得到,分数阶控制的四轮转向系统较传统的二轮转向系统无论是低速时的机动性还是高速时的稳定性都有很大的提高;与比例控制的四轮转向系统相比其性能略微变差,仍非常接近,但是在高速时汽车的转变半径相对更小,改善了汽车的转向灵活性。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U463.1

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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5 吴卫珍;基于分数阶微积分风力发电机变浆距控制方法研究[D];南京林业大学;2010年
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【参考文献】
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【共引文献】
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5 李辉;孙利平;雷龙;;板簧支架动态外载的计算和疲劳分析[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
6 李倩;王斌刚;;浅谈ABS在汽车中的应用[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
7 Hamamci S.E.;Kanthabhabha P.;Vaithiyanathan K.;;Computation of All Stabilizing First Order Controllers for Fractional-Order Systems[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 潘松;魏民祥;;某型航空无人飞行器用发动机模型辨识的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 胡轶超;李东海;;分数阶系统的PID控制器整定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
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1 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
2 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
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4 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
5 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
6 陈平录;气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究[D];浙江大学;2010年
7 吴参;车辆半主动悬架非线性特性与控制算法研究[D];浙江大学;2010年
8 霍娜;轻型客车悬架系统建模及可靠性试验方法优化[D];吉林大学;2011年
9 杨钫;面向产品工程化的混合动力客车设计方法研究[D];吉林大学;2011年
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1 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 满丽丽;基于分数阶比例积分控制器的伺服系统校正方法研究及仿真[D];长春理工大学;2010年
3 张家飞;机器人群体协同任务规划与协调避碰[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 徐丽娟;汽车主动悬架振动控制方法的研究与效果分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王岱荣;空间多级倒立摆控制系统研究[D];大连理工大学;2010年
6 朱定一;结合DSP及粗糙集技术的在线互动式UPS智能监控的应用研究[D];苏州大学;2010年
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8 陈猛;轿车副车架设计与优化[D];合肥工业大学;2010年
9 胡浩;叉车门架、属具试验台电气设计[D];合肥工业大学;2010年
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【同被引文献】
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8 窦汝振;许镇琳;翟轶强;;预测控制在异步电动机直接转矩控制系统中的应用研究[J];电气自动化;2001年04期
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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1 郭大蕾;车辆悬架振动的神经网络半主动控制[D];南京航空航天大学;2002年
2 翁建生;基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统半主动控制[D];南京航空航天大学;2002年
3 张克勤;滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
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1 赵永强;仿射非线性系统的神经网络自适应控制[D];西北工业大学;2001年
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7 雷海蓉;电控空气悬架模糊控制系统的开发[D];吉林大学;2004年
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9 于雯;多自由度分段非线性系统的分析与研究[D];天津大学;2004年
10 朱明;汽车半主动悬架系统的建模研究[D];重庆大学;2004年
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5 牟淑志;无陀螺惯性测量组合仿真及实验研究[D];南京理工大学;2007年
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1 陈炎冬;分数微积分理论在车辆底盘控制中的应用研究[D];南京林业大学;2008年
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3 刘柯;智能控制方法在污水处理中的应用[D];西安理工大学;2006年
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5 何彩青;自动引导车道路识别与跟踪控制研究[D];安徽农业大学;2006年
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