六自由度汽车12模型分层建模与振动控制研究.docVIP

六自由度汽车1/2模型分层建模与振动控制研究 吴 龙 （三明学院物理与机电工程系，365004） 摘 要：本文针对六自由度半车悬架结构特点提出了一种并行振动控制方法。在对簧载质量进行受力分析的基础上，推导得到前、后两个四分之一悬架间的耦合定量关系，建立分层模型，并以此为基础构建分层振动控制算法。中央控制层以悬架质心处的垂直、俯仰角加速度为控制目标，前、后两个四分之一悬架构成的底层分别结合鲁棒（H∝）和线性二次高斯型（LQG）控制策略并接受中央控制层的协调指令。MATLAB的仿真计算表明：与传统控制相比，控制量的计算时间大幅缩短，因而可以针对路面激励实施详尽的控制，达到改善汽车行驶平顺性的目的。 关键词：半车悬架；六自由度；分层建模；振动控制；仿真 Research on Hierarchical Modeling and Its Vibration Control Application of a Half Vehicle Suspension with Six-Degree Freedoms Long Wu (Department of Physics and Electromechanical Engineering, Sanming University, 25 Jingdong Road, Sanming, 365004, Fujian Province, PR China) ABSTRACT( In this paper, a parallel control method based on structure characteristic of a half vehicle suspension with six degree freedoms is presented. Based on force analysis of the sprung mass, the coupling quantitative relation of the front and rear quarter suspensions is deduced and a hierarchical model is founded. Then a hierarchical vibration control algorithm is constructed. The vertical and pitch accelerations of the suspension center are treated as central control objects. The Hinfinite and Linear Quadric Gaussian control strategy is respectively adopted by two local controls formed by the front and rear quarter suspensions and harmonized by central control. The simulation results under MATLAB environment show that the computation time of control procedure is shortened compared to traditonal model. Thus exhaustive control could be realized according to road excitation so as to improve ride quality. KEY WORDS: Half vehicle suspension, six degree freedoms, hierarchical model, vibration control, simulation 1.引言 吴龙：1973年2月出生，籍贯山东费县，工程师/讲师，工学博士，从事车辆振动控制和CAD/CAE研究。Email: smuwl@126.com 基金项目：福建省科技厅创新人才项目（2007F3090），福建省教育厅科技项目（JA08239）。 乘坐舒适性和行驶平稳性是衡量汽车悬架性能的重要指标。汽车悬架主要分为被动悬架、主动悬架和半主动悬架。对于可控悬架而言，在正确适当给定控制量的基础上加快可控悬架的响应速度，是众多研究者瞩目的领域[1][2]。提高悬架响应速度可在选用高性能芯片、提高作动器与传感器响应速度、选择合适车体模型等方面考虑。控制芯片性能的提高固然可以加快在线解算速度，但也会带来更高要求复合控制策略的需求与应用，使得水涨船高，况且还将提高汽车的制造成本，得不偿失。作动器与传感器响应速度的提高涉