基于车辆惯性参数变化的鲁棒主动悬架设计

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1、基于车辆惯性参数变化的鲁棒主动悬架设计Hai-PingDuNongZhang电气学院，计算机与通信工程，卧龙岗大学，新南威尔士州卧龙W2522,澳大利亚机电…体化及智能系统，工程学院，科技人学，新南威尔丄•口老汇2007年，澳人利亚摘要：本文介绍了在考虑车辆惯性特性变化的情况下，设计悬架系统鲁棒控制器的方法。本文研究一个主动悬架，四自由度的车辆模型，并考虑到三个主耍的性能要求。在这些要求中，驾乘的舒适性通过减小悬架传递路面干扰到簧载质量的功能得以优化。而操纵稳定性和悬架的绕度极限分别通过减小车轮的动载荷，以及使悬架的变形小于其固定指标来保证。同吋，控制器饱和的问题也被考虑在内，通过限

2、制其峰值响应输出，使其小于给定的极限值GH2。通过求解有限数量的,不等化线性矩阵，就可以获得基于时间变化的惯性参数一一控制器增益。基于惯性参数变化，两个频率和碰撞的数值模拟响应表明，与被动悬架相比所设计的参数依赖型控制器可以实现更好的主动悬架性能。关键词：主动悬架，半车悬架模型，相关参数控制，线性的矩阵不等式。1•引言主动悬架的使用已被研究了很多年，提高主动悬架性能的各种方法也被研多年。许多不同的性能要求正在被汽车制造商研究，以获得更好的悬架系统。这些性能要求包括驾乘的舒适性，操纵稳定性，以及车身的侧倾极限值等。为了满足这些相互冲突的需求，多目标车辆悬架控制系统，最近吸引了众多的关注

3、。因为它可以减小，通过单纯的缩小某方面性能指标要求方法的局限性。在多目标的主动悬架屮，从道路的干扰传递到簧载质量的加速度可用H2或H®范数的传递函数来评价指定的平顺性表现。而广义的A2CGH2）规范可以被用来限制悬架侧倾，He范数可用于评价指定的操纵稳定性等。优化程序的组合可以作为，例如,减少a1H2+a2GH2相对于2＜丫，a1和a2是积极的加权系数，丫＞0是一个性能指数；减小H8或H2相对于约束条件；减少H2相对于Hsvy等。另一方面，广泛的记载表明，车辆惯性性质的变化对汽车舒适性，操作和制动性能有直接的影响。惯性特性的变化对车辆最显著的影响是，旅客/货物车俩的质量比将有一个大的

4、变化。这一类车俩包括运动型多用途车（SUV车），军事和商用车辆，以及小型和轻型车辆。为了更高水平的实现安全性，舒适性和燃油经济性，精确地估计的惯性属性是必要的。因此，无论是在网上和离线估计方法都已经发展到到可以确定惯性参数，例如，汽车质量，车辆重心，以及车辆重心的俯仰，滚转和偏航等，这些都是基于测量可用信号。事实上，伴随着惯性参数在线估计的发展，忽略车俩惯性参数的变化，估计参数依赖型控制技术可应用于实现对车辆悬架的鲁棒控制。本文中，参数依赖型控制策略适被用于设计一个鲁棒汽车悬架并考虑到车辆惯性参数的变化。四白由度半车模型被用于研究车辆悬架系统的特性，主要包含车辆的质量的垂直运动，悬架

5、的侧倾，以及轮胎的侧偏性能等。三个主要的性能要求（乘坐的舒适性，抓地能力，悬架的侧倾极限），以及惯性特性的变化被考虑到，通过构建一个适当的参数依赖状态反馈控制器，以提供这些耍求之间的权衡。在这些相互冲突的要求之中，乘坐舒适性通过最小化HR范数的传递函数来得优化，而操纵稳定性和悬架的绕度极限分别通过减小车轮的动载荷，以及使悬架的变形小于其固定指标来保证。同时，控制器饱和的问题也被考虑在内，通过限制其峰值响应输出，使其小于给定的极限值。通过求解有限数量的线性矩阵不等式，就可以得到这种控制器可行的解决方案。在忽略惯性参数的变化情况下,两个频率和碰撞的数值模拟响应表明，与被动悬架相比所设计的

6、参数依赖型控制器可以实现更好的主动悬架性能。本文的其余部分组织如下。第2节提出了对半车主动悬架模型鲁棒主动H-/GH2的控制问题。基于可解的线性矩阵不等式的参数依赖型控制器设计方法，在第3节提出。第4节是设计结果和性能评价。最后，在第5节我们的研究结果。2鲁棒主动悬架控制问题的提出1=1本文以一般半车悬架模型作为一个例子，如图1。半车悬架模型的典型例子是四自由度系统。它由一个单一的簧上质量（车身）连接到两个井悬挂质量（前、后轮）的底端。簧载质量是自由地升沉和俯仰，而簧下质量相对于簧上质量做自由地垂育运动。被动悬架簧载质量间与非悬挂质量之间的模型为线性粘滞阻尼器和弹簧单元，而轮胎建模为

7、简单的无阻尼弹簧组件。与被动悬架的并联的是，簧下质量和簧上质量Z间安装Fig.1FourPOFhalf-carsuspensionmodel了液压执行器，以提供可变的力。忽IB各执f亍机构的动态特性，我们认为这种可变的力是控制输入。在图1中ms是车身的质量9/nuf和mur分别是前后轮的非簧上质量。□是绕质心的俯仰力矩,G是俯仰角，久是质心的垂直方向位移，zsf是车身后部的俯仰位移，zsr是车身后部的俯仰位移，zuf和zwr分别是前后轴非簧上质量的位移。Z