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四分之一车主动悬架的鲁棒控制和在线自适应控制
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2006-01-01
凤毛麟角
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主动悬架的一个重要特点就是要求作动器所产生的力能够很好的跟踪任何力控制信号。因此主动悬架的设计为控制律的选择提供了一个广泛的研究领域，这样就应用到控制理论和技术的相关知识。本文针对汽车在实际行驶时存在的诸多不确定性，应用鲁棒控制和自适应原理设计了相应的控制律来满足汽车悬架的性能要求。
首先本文给出讨论悬架系统鲁棒性分析的理论基础。接着给出了设计悬架系统常采用的数学模型，利用鲁棒控制原理中的方法针对参数不确定性、未建模动态和非线性不确定性等各种不确定因素的分别给出了结构不确定系统、对角范数有界系统和仿射参数系统的描述。对于悬架系统的评价方法给出了三种即用于系统鲁棒性分析的结构奇异值法、最坏RMS增益法和传函的幅频特性。尤其针对汽车的特殊性提出了用经过频率加权后的分析，这样可以更加符合实际，即人体的生理特性：人体对振动频率的敏感性。
在设计中以2个自由度（2DOF）的四分之一车模型为基础，形成了加权后的增广模型系统，利用鲁棒控制理论分别设计了H∞和H2控制器，然后对这两个系统针对相应的不确定性和不同路面、车速的情况下就其性能进行了比较。之后采用鲁棒控制理论中的μ综合方法的DK−迭代法设计了μ控制器，利用结构奇异值分析了其方法的有效性。
最后针对路面输入的变化利用在线自适应控制，采用在线自适应方法。主要是根据系统当前输入的相关信息，来相应的改变控制器的参数，从而使控制器调节到最适合当前输入的控制参数。得以最大可能的实现悬架所要求的性能。
首先本文给出讨论悬架系统鲁棒性分析的理论基础。接着给出了设计悬架系统常采用的数学模型，利用鲁棒控制原理中的方法针对参数不确定性、未建模动态和非线性不确定性等各种不确定因素的分别给出了结构不确定系统、对角范数有界系统和仿射参数系统的描述。对于悬架系统的评价方法给出了三种即用于系统鲁棒性分析的结构奇异值法、最坏RMS增益法和传函的幅频特性。尤其针对汽车的特殊性提出了用经过频率加权后的分析，这样可以更加符合实际，即人体的生理特性：人体对振动频率的敏感性。
在设计中以2个自由度（2DOF）的四分之一车模型为基础，形成了加权后的增广模型系统，利用鲁棒控制理论分别设计了H∞和H2控制器，然后对这两个系统针对相应的不确定性和不同路面、车速的情况下就其性能进行了比较。之后采用鲁棒控制理论中的μ综合方法的DK−迭代法设计了μ控制器，利用结构奇异值分析了其方法的有效性。
最后针对路面输入的变化利用在线自适应控制，采用在线自适应方法。主要是根据系统当前输入的相关信息，来相应的改变控制器的参数，从而使控制器调节到最适合当前输入的控制参数。得以最大可能的实现悬架所要求的性能。
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