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半主动空气悬架系统模糊backstepping控制研究

王君莹  
【摘要】:科学技术的进步促使人们的生活质量有了大幅度的提高,汽车已逐渐成为人们日常出行使用最为频繁的交通工具之一。但由于我国的汽车行业起步阶段比较晚,许多关键的甚至核心的汽车控制技术落后于其他发达国家而不得不从国外引进。因此,如何从理论与方法的角度对汽车控制进行研究、提高我国汽车行业的核心技术水平与自主创新能力、推动我国汽车行业的可持续性发展具有重要的实际意义。本文基于四分之一二自由度半主动空气悬架的垂向振动问题展开研究,针对系统中存在不确定参数的问题设计控制器。首先,详细介绍了空气弹簧的结构、工作原理以及工作特性,研究了影响其刚度的几个变量以及几者之间关系等问题,建立半主动空气悬架简化模型和随机路面激励模型。针对半主动空气悬架系统中存在的参数不确定以及不可测问题,基于四分之一悬架模型,设计变论域模糊控制器。该方法以减小簧载质量垂向加速度为控制目标,通过增加伸缩因子调整模糊控制规则,调节空气弹簧的刚度,达到改善悬架性能的目的。针对系统中存在的外部干扰等问题,以减小簧载质量垂向加速度、悬架动行程、轮胎动载荷为评价指标,设计滑模backstepping控制器,提高悬架系统的乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定性,减少随机路面干扰对悬架系统的影响。针对悬架系统中存在的减振器阻尼系数的非线性不确定问题,采用间接模糊滑模backstepping方法设计控制器。该方法用模糊逻辑系统逼近不确定函数,通过构造Lyapunov函数,在保证悬架系统稳定的同时,改善悬架系统的减振性能。


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