车辆主动悬架LQG 控制器设计与仿真分析16.docVIP

. . 　　 本文档下载自HYPERLINK 360文档中心，更多免费文档请访问网址  HYPERLINK /doc/info-1570b48c6529647html /doc/info-1570b48c6529647html 车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析16 2004年1月 农业机械学报 第35卷第1期 车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析 兰　波　　喻　凡 　　【摘要】　通过建立1??2车辆模型和路面输入模型,应用最优控制理论进行了车辆主动悬架的LQG控制器的设计,并在Matlab??被动悬架的车身加速度、仰俯角加速度、Simulink环境中建立系统模型并进行仿真模拟,将主、悬架动挠度及车轮动位移4项指标进行了对比分析。仿真结果表明,具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的改善有良好的效果。 关键词:车辆　主动悬架　LQG控制器　仿真中图分类号:U463 文献标识码:A DesignandSimulationAnalysisofLQGControllerofSuspension LanBo (GuangzhouHondaAutomobileCompany) iJ) 2carmwereestablishedbasedontheoptimalcontroltheoryA1?? whichwasuaGcontrollerofautomobileactivesuspension.Asystemsimulationmodelbased??Simulinkenvironmentwasbuiltandusedforsimulation.Fourperform2anceindexes,bodyacceleration,pitchangleacceleration,suspensiondynamictravelandtiredyn2amicdeflection,werecompared.ThesimulationresultsdemonstratedthattheactivesuspensionwithaLQGcontrollercouldimproveautomobileridingcomfortperformanceenormously. Keywords　Vehicle,Activesuspension,LQGcontroller,Simulation 　　引言 车辆悬架系统性能的好坏对车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性有着重要的影响。传统的被动悬架系统在其刚度和阻尼确定后就不能再改变,而车辆系统本身会由于承载质量、行驶速度以及路面条件等因素的改变而发生变化,因而被动悬架已经不能很好满足车辆性能改善的需要。主动悬架具有外部能源的输入,它能够根据车辆的行驶状态和路面状况做出主动的响应,产生相应的作动力与外部的激励相平衡,从而能够使车辆处于良好的工作状态,提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。 作为主动力发生器的车辆主动悬架的设计也就是其控制算法的设计,国内外专家在这方面做了很多的研究,众多控制方法和策略也都应用到了车辆主动悬架控制这一领域。最优控制中的线性二次型LQG(LinearQuadraticGaussian)控制算法能够通 过给出所需的最优控制指标,确定系统状态变量和控制变量的加权矩阵,以使得该控制指标取得最小值。在车辆主动悬架设计中,可以由不同的性能需要来提出不同的目标函数,确定相应的加权矩阵,也即LQG方法可以通过综合考虑车辆悬架系统中的各种因素来达到对车辆性能的改善。 1　主动悬架系统和控制系统的建立 111　悬架系统的建立 车辆悬架系统是一个多输入多输出系统,为了研究的方便以及更好地与车辆行驶的情况相吻合,本文以具有4自由度的1??2车辆模型为研究对象,车辆模型如图1所示。 前轴悬挂质量垂向位移 (1)≈z-aΗzsf=z-asinΗ后轴悬挂质量垂向位移 ≈z bΗzsr=z bsinΗ (2) 收稿日期兰　波　广州本田汽车公司研发中心　硕士,510700　广州市 喻　凡　上海交通大学汽车工程研究所　教授　博士生导师,200030　上海市 14农　业　机　械　学　报2004年　 　　　muf——前轴非悬挂质量 　mur——后轴非悬挂质量 　Iy——车辆绕y轴的转动惯量　a——前轴到车辆质心处的距离　b——后轴到车辆质心处的距离 　f1——前轴主动悬架控制力　f2——后轴主动悬架控制力　Η——车辆仰俯角¨ 　Η——车辆仰俯角的角加速度　kf——前悬架弹簧刚度 　kr——后悬架弹簧刚度 　ktf——前轮弹簧刚度ktr——后轮弹簧刚度　zuf——前轴非悬挂质量的垂向位移　zur—　zrf?αx3=Ηx1=z、、、x2=z、x4=Ηx5