基于LQ的半主动悬架控制



基于LQ的半主动悬架控制

车辆悬架系统的主要作用通过隔离底盘上来自路面的干扰为乘员提供较高的舒适性，并通过预防车轮与路面的接触失效以改善轮胎与路面的附着稳定性。研究表明，采用电控悬架系统而不是被动悬架可缓解这种冲突,尤其是半主动阻尼器，相较于被动悬架其性能大幅度提升，而又比主动悬架系统耗能少，广泛应用于在汽车工业中。

基于控制器和观测器概念完成了半主动悬架整车模型的线性二次型（LQ）建模，通过实车试验，与空钩控制器进行了对比。提出了包含新的改进型道路模型的观测器，其可过滤掉因陡峭的山峰起降引起的低频干扰。另外，提出了二次成本函数的参数化方法。试验表明，对于不同质量的汽车，通过半主动悬架控制，能显著提高汽车的平顺性和轮胎与路面的附着稳定性。通过考虑非线性元件的特性或悬架摩擦，建立了参数化的非线性整车模型，这可用于控制器成本函数权重的确定。利用4柱试验台评估了其性能并在实际道路上完成了性能测试。因此，基于LQ的半主动悬架是汽车批量生产的合适选择。非线性整车模型如图1所示，其包括4个车轮质量mus，有4个垂直自由度；底盘质量（质量ms、转动惯量IsΦ、Isθ），主要考虑垂直、俯仰、侧倾3个自由度；以及集中质量（magg、转动惯量IaggΦ和Iaggθ），同样有垂直、俯仰、侧倾3个自由度。整车模型悬架系统由钢板弹簧和4个半主动阻尼器组成。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2013年第21期

作者：Andreas Unger et al

编译：张振伟