主动悬架系统的阻抗控制

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1、.主动悬架系统的阻抗控制摘要：新的控制系统的开发是为了让汽车的动态行为能适应道路状况的干扰。本文的创新之处就是将阻抗控制系统应用到了装有液压传动装置的汽车的主动悬架系统中。乘客的舒适度和车辆的配适之间的关系可以由阻抗参数导出。阻抗控制的方法很简单，无模型并且可以应用到广泛的道路状况中包括平坦的道路。系统的稳定性已经分析过，然后用一个四分之一车模型悬挂系统和液压执行器非线性模型来模拟控制系统。关键词：主动悬架系统反馈线性化阻抗控制一、介绍被动悬架系统的目的是维护2个预期目标，即：车辆的平稳和乘客的舒适。这个设计性的问题提出就是为这两个彼此相反的目标提供一个平衡。被动悬架系统不能适应它

2、在道路条件上路宽的改变。然而，这些都可以通过主动悬架系统来控制车辆的垂直加速度来改变。它包括在有弹簧作用跟没弹簧作用的车身与车桥之间加一个力产生装置。主动悬架系统已经高度参考了各种文献名著。到目前为止，许多的控制方法比如H1控制，滑动控制，最有控制，模糊控制，主动控制，无模型控制和自适应模糊滑膜控制都应用到了主动悬架系统中。然而，阻抗控制还没有被应用到汽车的悬架系统中。悬架系统的行为就像机械阻抗。因此表明了将阻抗控制应用到主动悬架系统中。在机械方面，阻抗控制用来调节在与环境控制的机器人动力学上。阻抗控制使机器人成为了一个由大规模，阻尼器，还有弹簧组成的机械装置。有些报告提出了对由阻

3、抗控制其动态行为的机器人的想法。比如，为了提供一个合适的夹紧装置，夹具都是为了表现基于阻抗控制的机器人任务。阻抗控制计算方法被应用到了非对角刚度的机器人臂上。模糊阻抗控制的目的是执行快速机器人任务。而阻抗控制被应用到了诸如机器人的控制任务等方面。智能弹簧是为了将阻抗控制应用到旋翼震动抑制而研发的。因此阻抗控制的算法也就随着通过对单个叶片的控制来抑制转子的震动而产生。智能弹簧就像质量弹簧系统致力于由压电陶瓷驱动器的震动结构。执行器在它所工作的为止调节摩擦力。据报道，智能弹簧可以用来控制动态阻抗特性等结构的刚度，阻尼，有效质量。但是，没个有潜在应用价值的智能弹簧的概念都需要页.优化其设

4、计参数，即以结构参数为基础的刚度和质量。在我们的认知里，阻抗控制还没有被应用到车辆的被动悬架系统中。在本文中，阻抗控制通过液压执行机构被应用到了汽车悬架系统里。这个方法同智能弹簧的那个方法相比有很多的优点。1、它可以配合不同的道路状况，这是智能弹簧所不能比拟的，因为它的质量跟刚度都是根据这些路况设计的。2、该方法相对于智能弹簧的方法比较容易实施。3、液压执行器更具有操作性，因为智能弹簧为了适应结构必须要控制摩擦力。低重复时摩擦显示了一个复杂的特征。本文的组织如下。第二部分基于一个四分之一悬架系统和电动液压执行机构介绍了系统的动力学。控制系统是在第三部分设计的，是由两个内部控制回路，

5、即力量控制和位置控制。第四部分应用反馈线性化制定了液压传动装置的力控制。第五部分介绍了阻抗的规则并且为阻抗参数的选择做了分析。为了表现控制系统所需的传感器在接下来会有介绍。系统的稳定性分析完，之后仿真结果在第六部分给出。最后第七部分给出结论。页.二、系统动力学图1所示的一个四分之一车悬架系统是用来模拟控制系统的。悬架系统的动态方程有如下形式(1)(2)在这里面跟分别代表着质量，刚度，弹簧的阻尼率，和非悬挂因素等。变量分别根据车身的位移，车轮和道路。系统依靠配备在弹簧跟非悬挂质量之间的液压执行器来发挥力量。以下有几点需要注意的:1、上面的方程在平衡点是线性动态的再车辆的速度上是恒定的

6、。2、变量是根据静态平衡位置测量的。3、页.在轮胎与地面接触的地方轮胎与地面互相作用的线性动态行为是合理的。因此，(3)在里面是路面队轮胎的作用力。所以公式（2）又能写成(4)电液驱动器包括一个伺服阀和液压缸，如图2所示。进气压力跟回流压力分别由跟来表示。表示的是阀芯的位移，跟分别表示的是驱动器的上下缸室。需要指出的是近似为零。伺服阀系统可用公式表示为(5)其中是阀门电流，τ是伺服阀系统的机械时间常数。液压执行器的动态方程其中是活塞面积。代表的是液压油体体积模量，是执行机构的总容积的圆柱腔，是泄漏系数，是流量系数，代表的是液压油系数。页.三、控制系统控制系统的主要目的是为受到道路干

7、扰的车辆提供所需的动态行为。理想中的动态行为是将悬架系统转化成理想二阶系统的红外线。因此，控制系统的设计使得系统能够由红外线按照二阶系统输出。这导致为了跟踪目的设计一个位置控制器。位置控制器的输出将是一个理想的力量，而这力量原先是液压控制器应发出的。而由液压执行器所产生的力量则去跟踪所需力量。因此，这个力控制器是应用于跟踪目的的。该控制系统包含两个内部循环回路。内循环是由反馈线性化来控制产生力，外循环是一个位置控制回路。该控制系统的体系结构如图3所示。液压执行器是一个