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基于新型优化算法的主动悬架鲁棒输出反馈控制研究

刘树博  
【摘要】: 悬架是车辆的重要组成部分,它对车辆的性能有着十分重要的影响。相对于传统的被动悬架而言,主动悬架对于改善车辆行驶平顺性和操纵稳定性具有重要的意义。本文结合吉林大学985二期工程“汽车工程科技创新平台”建设项目和教育部新世纪优秀人才资助计划项目“惯性调控主动/半主动悬架技术研究”,以提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性为主要目的,对主动悬架鲁棒控制策略进行了深入系统的研究。 针对以往鲁棒控制器复杂、实用性差等缺陷,本文研究了主动悬架鲁棒输出反馈控制问题。选取闭环系统的H∞性能和H2性能作为优化指标,基于双线性矩阵不等式(BMI)技术提出了鲁棒输出反馈控制器存在的充分条件,以保证主动悬架闭环系统具有一定的稳态和动态性能。本文首先对BMI优化问题的求解方法进行了研究,提出了将线性矩阵不等式(LMI)与差分进化算法(DE)相结合的新型优化算法(DELMI算法),而后将其应用于主动悬架鲁棒控制器的求解中;其次,对主动悬架的单目标和多目标输出反馈控制进行了研究,通过与以往主动悬架的对比验证了所提控制策略的可行性和有效性;最后,为了避免控制器摄动给系统带来的不利影响,对主动悬架的非脆弱H2/广义H2控制问题进行了研究。本文对所提出的控制策略逐一进行了公式推导,利用DELMI算法进行了实例设计,并从频域、时域和鲁棒性等方面对主动悬架的性能作了仿真与分析。 由于主动悬架是由被动悬架和作动器组成,因此被动悬架的性能将影响到控制策略的选取以及主动悬架的最终性能。试验部分首先对被动悬架进行了性能测试,验证了被动悬架自身参数的不确定性,表明了采用鲁棒控制策略设计主动悬架的合理性;其次,针对主动悬架进行了基于dSPACE的实时仿真试验,结果进一步验证了所提出控制算法的有效性。本文的研究成果可为主动悬架控制技术的实用化提供参考。


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