半车油气悬架车身姿态控制研究

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1、第4期机械设计与制造2016年4月MachineryDesign&Manufacture47半车油气悬架车身姿态控制研究黄刚，管继富，柯欢欢(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：针对半车油气悬架系统，提出了一种由车身姿态控制器和力跟踪控制器组成双闭环控制系统的车身姿态控制策略。外环利用Backstepping控制算法作为姿态控制器实现对期望姿态的精确跟踪，输出一个最优控制力、力矩；分析了内动态对系统的影响，并通过引入地棚阻尼控制进行修正。设计了输出解耦使最优控制力及力矩分配到前后悬架力，作

2、为内环的给定。内环采用滑模控制算法设计了力跟踪控制器。仿真分析表明，对凸起路面、正弦路面及C级路面提出的控制策略能满足半车悬架的控制要求。关键词：姿态控制；油气悬架；Backstepping控制；滑模控制中图分类号：TH16；U463．33文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)04—0047—05HalfVehiclePitchandBounceControlBasedonaHydro-PneumaticSuspensionSystemHUANGGang，GUANJi—fu，KEHuan-

3、huan(SchoolofMechanicalandVehicularEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Acontrolstrategyofvehicleattitudeisproposedforthehydro-pneumaticsuspensionsystem，whichisadoubleclosed-loopcontrolsystemcomposedbyheightcontrollerandfo

4、rcetrackingcontroller．Furthermore，theouterlooputilizesthecontrolalgorithmofbacksteppingasattitudecontrollerwhichcouldoutputanoptimalcontrolforcethatserves珊theinputoftheinnerlooptomaketheaccuracytrackingforthedesiredattitudecometrue．Analyzedtheinnernarnice

5、ffectofthesystem，andintroducedtheground-hookcontroltoamendtheoptimalforce．Outputac0pZngmadetheoptimalcontrolforceandtorquedistributiontofrontandrearsuspensionforce．Moreover．theslidingmodecontrolalgorithm∞adoptedbythefor~etrackingcontrollercorrectedforthee

6、stablishednonlinearmathematicalmodeLThesimulationandanalysisindicatethat，0rbumproad，sinepavementandClevelroad琥econtrolstrategyproposedcouldsatisfytherequirementofvehicleattitudecontro1．KeyWords：HeightControl；Hydro-PneumaticSuspension；BacksteppingControl；S

7、lidingModeControl适性；文献吩析了半车悬架振动的稳定性和内动态的振动情况；1引言文献阀采用滑模控制方法对半车悬架进行控制，来改善车辆振动油气悬架可以通过改变作动器内液压油量调节油气弹簧高情况。尝试采用双闭环的控制方案，实现了对车身姿态的控制及度，实现车身姿态控制。半车悬架系统，为多输入多输出系统对不同路面的适应。(MIMO)，输出量除了具有车身垂直运动外，附加俯仰运动。半车悬架的姿态调节融合了姿态调节与主动悬架的关键技术，是整车2控制系统建模自动调平控制的基础。针对半车悬架系统，建立非线性

8、动力学模型。如图1所示，国内外许多学者都对半车悬架系统进行了控制研究，文献m车身结构考虑为具有质量mb，转动惯量I的刚体；两个非簧载质对非线性半车主动悬架控制系统进行系统研究，考虑了内动态的量，只考虑为无阻尼线性弹簧系统。连接簧载质量与非簧载质量影响；文献了多种自整定PID控制方案，对半车悬架系统针的结构考虑为线性阻尼器与油气弹簧作动器的并联结构，同时考对不同路面进行了仿真分析，有效改善车辆驾驶稳定性和乘坐舒虑作动器活塞与缸壁