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空气悬架控制器研究

于军  
【摘要】: 空气悬架系统是目前汽车悬架中最先进的汽车悬架系统之一。它可以减少整车的振动噪声,降低车轮的动载荷,提高乘坐舒适性,保护路面。近年来,在高等级客车,载重货车和高等级轿车上的应用越来越广。但是空气悬架中的主动控制悬架系统的研究目前还在试验阶段,技术不成熟。本文对空气悬架控制器进行了研究。针对空气悬架系统的关键技术:控制器的控制算法,相应执行机构,电控单元(ECU),相关传感器和试验台进行了分析和设计。取得了一些阶段性的成果。 在控制算法方面,首次提出综合参考模型自适应法。该算法将控制算法分为两个部分,离线部分和在线部分。离线算法的核心是基于线性二次高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)算法。在线性系统的基础上,综合舒适性和操纵性要求构造二次型指标,求出最优反馈,构成最优控制系统。在线部分的核心基于李亚普洛夫参考模型自适应算法。参考模型为离线算法得出的最优系统,在不同的工作点,采用不同的参考模型。利用自适应算法的特点,可消除悬架系统时变和线性化的影响。同时,由于自适应算法满足李亚普洛夫稳定要求,可使系统保持稳定。本算法具有算法简单,物理意义明确的优点。 在主动空气悬架的执行机构方面,首次提出了可调电磁减振器和不可调液压减振器串联的设计方案。该设计具有电磁控制系统容易调节,响应快速的特点。同时利用液压减振器消耗部分能量,可以减少电磁减振器的体积和制造难度,提高系统的可靠性。利用自主研制的测试系统,完成了电磁减振器的性能参数的测试。 对于悬架系统的检测单元,设计了空气悬架加速度传感器驱动电路。根据空气悬架系统对位移传感器的要求,设计了差动变压器式悬架位移传感器,利用自主研制的位移测试系统,测试了位移传感器的参数。 在控制器架构方面,首次提出了基于主控制器和执行控制器的分级结构,通过将控制器赋予不同的功能,使悬架的安全性,可靠性得到提高。 在控制器研究中,悬架试验台是重要的研究条件。本文对试验台进行了设计。并对悬架试验台中的液压伺服系统进行了优化设计。对电控系统进行了分析和设计。 在以上研究的基础上,提出了空气悬架控制的综合控制策略。分析了汽车的不同运行状态,对空气悬架的不同要求。提出了在分级控制器架构中,实现综合控制策略的总体方案。


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