基于观测器的半主动悬架天棚控制设计与实现.pdf

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1、·电气与自动化·李彤，等·基于观测器的半主动悬架天棚控制设计与实现基于观测器的半主动悬架天棚控制设计与实现李彤，姚嘉凌，王明海，李林姗，钟景辉(南京林业大学汽车与交通工程学院，南京210037)摘要：建立了1／4车辆半主动悬架控制系统的动力学模型，设计了Kalman滤波器。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，相对于被动悬架，基于Kalman滤波器和滑模观测器的天棚控制平顺性有较大提高，但轮胎动载荷略有增加，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

2、比Kalman滤波器能更为精确地估计悬架的状态，稳定性好，控制器具有更好的控制效果。关键词：半主动悬架；滑模观测器；Kalman滤波器；天棚控制中图分类号：TH12；U270．1文献标志码：A文章编号：1671．5276(2013)03．0166．03DesignandImplementationofSkyhookControllerforSemi-activeSuspensionBasedonObsenerLITong，YAOJia—ling，WANGMing-hai，LILin—shan，ZHONGJing-hui(ColegeofAutomobileandTranspor

3、tationEngineering，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China)Abstract：Thispaperestablishesthedynamicmodelofthe1／4vehiclesemi—activesuspensioncontrolsystemanddesignstheKal—manfilter。Inordertoimprovethecontrolefectivenessoftheobsewer，asliding—modeobserverisdesignedOfthebasisoftheKal·manfilt

4、er．Accordingtotheskyhookcontrolalgorithm，thecontrolerbasedontheobserverisestablishedforthequarter—carsemi—ac·tivesuspensionsystem．Thesimulationresultsshowthat，comparedtothepassivesuspension，theridecomfortoftheskyhookcon·trolbasedonKalmanfilterandsliding-modeobserverisimprovedgreatly，buttires

5、dynamicloadisincreasedslightly．ThedesignedKalmanfiltercanbewellusedtoestimatethesuspension'sabsolutespeedandrelativespeed，butcomparedtoKalmanfilter，thesliding·modeobservercanbeusedtoestimatesuspensionstatesmoreaccuratelyanditsstabilityisbeRer．Thesliding-modeobsew—erbasedoncontrollerhasbe~erc

6、ontrolefect．Keywords：semi-activesuspension；sliding-modeobserver；Kalmanfilter；skyhookcontrol器对速度的估计比较准确，但是在实际使用中，由于受到0引言系统非线性，参数变化，以及干扰等因素，状态观测器不一定能保证全局渐近稳定性、收敛性。因此，在Kalman滤波车辆悬架系统性能的优劣直接影响车辆的乘坐舒适器的设计的基础上，设计了滑模观测器，克服了一般状态性和操纵安全性。传统的被动悬架由于其参数固定从根观测器的缺点，保证了系统全局渐进稳定性，并对两个观本上造成了两者的矛盾，主动悬架虽有较大的响应范

7、围，测器的效果进行了对比。能取得好的减振效果，但成本高、结构复杂及能耗大而难以推广使用。半主动悬架其减振器的阻尼系数在一定范1汽车半主动悬架系统的模型研究围内可以调节或者其承载弹簧的刚度是可以改变的，半主动悬架的性能可达到或接近主动悬架的性能⋯。相对于被动悬架，半主动悬架增加了减振器可控力天棚阻尼控制是半主动悬架的经典算法，使用可，两自由度模型如图1所示。运动微分方程为：靠，其需要采集车身的绝对速度及车身与轮胎之间的相对fm+，(Xs-)+c(一)t，=0速度，但从目前的技术水平来看，通过直