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基于状态观测器的磁流变半主动悬架控制研究

王明海  
【摘要】:本文建立了1/4以及1/2车辆半主动悬架控制系统的动力学模型;建立滤波高斯白噪声随机路面输入模型,并用Matlab/Simulink仿真得到了典型B级路面时域路面随机信号。设计了Kalman滤波器,来估计悬架的相对速度和绝对速度,为了提高观测器的控制效果,在Kalman滤波器的基础上,设计了滑模观测器。采用天棚控制算法,建立了基于观测器的1/4车辆半主动悬架天棚控制器,仿真结果表明,所设计的Kalman滤波器能较好的估计被控悬架的绝对速度和相对速度,而滑模观测器比Kalman滤波器能更为精确地估计悬架的状态,具有更好的稳定性。同时表明基于观测器的天棚控制比被动悬架具有更好的平顺性和安全性。 利用磁流变减振器试验系统,对磁流变减振器进行了特性试验,利用试验数据建立了磁流变减振器的多项式模型及其反模型,为磁流变减振器的开环控制打下了基础。 在实验室建立了半主动悬架实时测控试验系统,利用实时控制器NI/CompactRIO作为测控系统的控制核心单元,配置了CompactRIO测控系统,利用了1/4车辆半主动悬架控制试验台,对基于观测器的半主动悬架天棚阻尼控制进行了试验验证。试验表明观测器可以较好的估计悬架的状态,基于观测器的磁流变半主动悬架天棚控制器具有良好的性能。 最后,进行了实车道路试验。用磁流变减振器替换普通轿车的前被动悬架减振器,建立了基于NI/CompactRIO的实时测控试验系统,在不同的车速下对改装前后的车辆进行道路试验,试验表明,基于磁流变减振器的天棚控制器能有效的提高汽车行驶的平顺性,可用于实车控制器的开发。


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