下载文档原格式
整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略整车主动悬架系统是一种通过调节车辆悬架系统来改善车辆行驶舒适性和稳定性的技术。
天棚阻尼控制策略是整车主动悬架系统中的一个重要组成部分，它通过调节天棚阻尼器的工作状态来达到优化车辆悬架系统参数的目的。
下文将对整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略进行详细阐述。
整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略的目标是提高车辆的行驶舒适性和稳定性。
行驶舒适性是指车辆在行驶过程中给乘车人员带来的舒适感，稳定性是指车辆在各种工况下保持稳定的能力。
天棚阻尼器在整车主动悬架系统中起到了关键作用，它负责控制车辆的悬架系统的阻尼特性，从而通过调节车辆的垂直动态性能来改善车辆的行驶舒适性和稳定性。
在整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略中，首先需要对车辆的动态特性进行建模和分析。
通过对车辆的动力学特性和悬架系统的特性进行建模，可以得到车辆在不同工况下的阻尼需求以及天棚阻尼器的工作要求。
然后，基于车辆建模结果，可以进一步设计天棚阻尼器的控制算法。
天棚阻尼器的控制算法旨在根据车辆的动态需求调节阻尼器的工作状态，从而使车辆在行驶过程中保持良好的舒适性和稳定性。
常见的天棚阻尼器控制算法有PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。
这些控制算法可以根据车辆的动态特性进行调整，以得到最佳的阻尼调节效果。
最后，在整车主动悬架系统中，还需要采用适当的传感器来获取车辆的动态信息，如车辆的加速度、车身倾斜角等，以及天棚阻尼器的状态信息。
这些传感器可以通过信号处理和滤波技术对车辆的动态特性进行准确的测量和分析，为天棚阻尼控制策略提供必要的输入。
总之，整车主动悬架系统天棚阻尼控制策略是一项关键的技术，它通过调节车辆的悬架系统参数来改善车辆的行驶舒适性和稳定性。
在整车主动悬架系统中，需要建立车辆的动态模型、设计合适的控制算法，并采用适当的传感器来获取车辆的动态信息。
通过有效的天棚阻尼控制策略，可以优化整车主动悬架系统的性能，提高车辆的行驶舒适性和稳定性。
《连续可调阻尼减振器设计与半主动悬架的控制算法仿真》篇一一、引言随着汽车工业的不断发展，汽车悬架系统的设计与优化逐渐成为汽车研发的关键领域之一。
连续可调阻尼减振器作为现代汽车悬架系统的重要组成部分，其设计及性能的优劣直接关系到汽车的行驶平稳性、乘坐舒适性以及操控稳定性。
同时，半主动悬架控制算法的研发也是提升汽车性能的重要手段。
本文将重点探讨连续可调阻尼减振器的设计及半主动悬架的控制算法仿真。
二、连续可调阻尼减振器设计1. 设计理念连续可调阻尼减振器设计的核心思想是通过改变阻尼力的大小，实现对汽车振动的有效控制。
这种减振器可以根据不同的行驶工况和路况，自动调整阻尼力，以达到最佳的减振效果。
2. 设计参数设计过程中，需要考虑的主要参数包括减振器的结构、材料、阻尼力范围、响应速度等。
其中，阻尼力的大小是关键因素，需要根据不同的需求进行精确计算和调整。
此外，减振器的结构也需要根据实际需求进行优化设计，以提高其耐用性和可靠性。
3. 设计流程设计流程包括理论计算、仿真分析、样机试制、性能测试等步骤。
在理论计算阶段，需要建立数学模型，对减振器的性能进行预测和分析。
仿真分析阶段则通过计算机仿真软件对设计进行验证和优化。
样机试制阶段则根据仿真结果制造出实际样机，进行性能测试。
三、半主动悬架控制算法仿真1. 控制算法选择半主动悬架控制算法的选择对于提高汽车行驶平稳性和乘坐舒适性至关重要。
常见的控制算法包括天棚阻尼控制算法、预瞄控制算法、模糊控制算法等。
这些算法各有优缺点，需要根据实际需求进行选择和优化。
2. 仿真模型建立在仿真分析阶段，需要建立汽车悬架系统的仿真模型。
这个模型应该能够真实地反映汽车在实际行驶过程中的振动特性。
同时，还需要建立减振器和控制算法的仿真模型，以便对整体性能进行评估和优化。
3. 仿真结果分析通过仿真分析，可以得出半主动悬架在不同工况和路况下的性能表现。
这些结果可以用于评估控制算法的优劣，以及为实际样机的试制和性能测试提供参考依据。
Finite Frequency H∞ Control for Vehicle Active Suspension SystemsWeichao Sun, Huijun Gao, Senior Member, IEEE, and Okyay Kaynak,Fellow, IEEEIEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMSTECHNOLOGY, VOL. 19, NO. 2, MARCH 2011汽车主动悬架系统的有限频率H∞控制孙伟超，高辉俊，电气和电子工程师协会高级成员，奥基艾·凯内克，电气和电子工程师协会研究员电气电子工程师协会控制系统技术，卷19，2号，2011年3月摘要简要说明H∞控制在有限的频域主动悬架系统的控制问题。
H∞的性能是用来衡量乘坐的舒适性，因此更应该考虑一般的道路干挠。
通过使用广义卡尔曼-Yakubovich波波夫-（KYP）引理，从扰动到受控输出常态H∞控制被降低特定频带，提高乘坐舒适度。
与整个频率的方法相比，有限的频率的方法更有效地抑制振动有关的频率范围。
另外，对时域的限制，这代表了车辆悬架的性能要求，保证在控制器的设计。
状态反馈控制器设计的线性矩阵不等式（LMI）优化的框架。
四分之一汽车主动悬架系统模型被认为是在这个简短的和一个数值的例子用来说明该方法的有效性。
关键词：主动悬架系统，约束，有限的频率，广义KYP引理，H∞控制。
一、引言车辆悬架系统基本上由横臂，弹簧和减震器的传输和过滤器与道路之间的所有力组成。
弹簧是进行体质量和隔离的身体道路干扰，从而有助于乘坐舒适性。
减震器的任务是车身和车轮的振动阻尼，其中避免车轮振荡的直接造成乘坐安全。
由于车辆悬架系统的乘坐舒适性和安全性负责，它在现代汽车中起着重要的作用。
近年来,很多一直努力开发模型悬架系统和定义设计规范,反映了主要目标需要考虑。
在这个意义上，乘坐的舒适性，行驶能力，悬架动挠度，和致动器的饱和度被认为是控制方案解决的重要因素。
月永冲路面下电动汽车主动悬架状态反馈H∞控制作者：李杰贾长旺成林海赵旗来源：《湖南大学学报·自然科学版》2022年第08期摘要：针对轮毂电机对电动汽车平顺性的负效应，建立轮毂电机电动汽车四自由度振动平面模型，研究被动悬架和主动悬架对电动汽车脉冲平顺性的影响.应用约束状态H∞控制方法，设计轮毂电机电动汽车主动悬架控制策略，开发了MATLAB/Simulink控制仿真模型.分析无偏心、10%偏心率和20%偏心率对轮毂电机激励的影响，比较轮毂电机电动汽车被动悬架和主动悬架的脉冲路面振动响应的时间历程和4种情况的平顺性评价指标，研究结果表明，轮毂电机偏心对电动汽车产生振动激励，既影响脉冲路面平顺性，也影响状态反馈H∞控制效果.关键词：电动汽车；主动悬架系统；鲁棒控制；状态反馈；脉冲路面中图分类号：U469.72文献标志码：AState Feedback H∞Control for Active Suspension of Electric Vehicles on Pulse RoadLI Jie，JIA Changwang，CHENG Linhai，ZHAO Qi（State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control，Jilin University，Changchun 130025，China）Abstract：Aiming at the negative effect of a hub motor on the ride comfort of an electric vehicle，a four-degree of freedom vibration plane model of hub motor electric vehicle is established，in order to study the influence of passive suspension and active suspension on the pulse road ride comfort of the electric vehicle. An active suspension control strategy for hub motor electric vehicles is designed，and MATLAB/Simulink control simulation model is developed with the constrained state H∞control method. The effects of no eccentricity，10% eccentricity，and 20% eccentricity on the excitation of the hub motor are analyzed. The time history of pulse road vibration response of passive suspension and active suspension of hub motor electric vehicle，as well as the ride comfort evaluation indexes of four cases，are compared. The results show that the eccentricity of the hub motor can produce vibration excitation on the electric vehicle，which not only affects the pulse road ride comfort but also affects the state feedback H∞control.Key words：electric vehicles；active suspension systems；robust control；state feedback；pulse road與集中式电动汽车相比，轮毂电机电动汽车简化了传动结构，驱动响应快、驱动控制精确和各个车轮独立可控，是底盘优化和控制的理想载体[1-3].然而，轮毂电机也带来平顺性负效应问题[4-6].针对轮毂电机平顺性负效应问题，已经提出了多种改善方法，涉及轮毂电机轻量化、悬架优化、动力吸振器应用、悬架控制等方面.轮毂电机轻量化是从电机设计方面考虑电机减振[7]，可以减轻非簧载质量，但是难以改变安装电机后汽车发生的变化.悬架优化是通过关键参数优化和结构改进减轻轮毂电机带来的平顺性负效应[6，8]，只能针对特定的路面和车速实现优化，无法全面适应路面和车速的各种变化.动力吸振器可以减少轮毂电机的振动[9]，但会产生在车轮内布置困难和结构复杂化的问题.悬架控制主要围绕悬架控制策略设计和执行器开发等展开，轮毂电机电动汽车可以采用PID[10]、模糊[11]、天棚[12]、地棚[13]、天棚地棚混合[13]、最优[14]和H∞[15]等控制策略，目前主要针对单轮实现悬架控制，缺乏考虑前后车轮和空间车轮悬架控制的研究，也没有考虑电机偏心的影响.悬架控制执行器开发是通过半主动悬架[16]和主动悬架[17]实现的，半主动悬架执行器目前主要采用磁流变阻尼器[11]，通过控制阻尼力实现，需要外部能量较少；主动悬架主要包括电磁执行器[13]和液压执行器[15]，一般通过输入电能产生主动力，需要外部能量较大.作为改善轮毂电机平顺性负效应的一种有力措施，主动悬架具有控制更好的优点.然而，主动悬架应用需要解决内部不确定性和外部干扰影响的鲁棒控制问题[18]，轮毂电机电动汽车主动悬架鲁棒控制，即H∞控制的研究还有待深入开展.当汽车在道路上行驶时，会遇到脉冲路面，如道路上的凸起或减速带等障碍.虽然脉冲路面的作用时间较短，但会使汽车振动突然加大，立刻降低乘员舒适性，还会对车辆零部件和运载货物造成损伤或破坏.以往的研究较少考虑脉冲路面对轮毂电机电动汽车平顺性的影响，针对轮毂电机电动汽车脉冲路面平顺性开展研究，将使轮毂电机电动汽车平顺性的研究更加全面.本文研究轮毂电机电动汽车状态反馈H∞控制问题，考虑脉冲路面和轮毂电机实现脉冲路面主动悬架和被动悬架的平顺性对比分析.1轮毂电机电动汽车振动模型1.1脉冲路面车轮激励GB/T 4970—2009规定[19]，脉冲路面车轮激励由三角形凸块确定.脉冲路面前轮激励q f （t）为：式中：u为车速；h为凸块高度；l为凸块长度；t0为汽车以车速u行驶时前轮到达凸块的时间.脉冲路面后轮激励q r（t）为：q r（t）=q f（t-t d），t d=L/u（2）式中：L为车辆轴距；t d为后轮滞后前轮的时间.1.2轮毂电机激励选取典型的四相8/6极开关磁阻电机作为轮毂电机，其垂向激励为单相转子垂向激励之和[13，20]，即式中：F v为电机垂向激励；F vj分别为6个单相转子a、b、c、a′、b′和c′的垂向激励.1.3车辆模型以往研究轮毂电机电动汽车平顺性，多采用汽车二自由度振动单轮模型，具有可以揭示基本概念、基本性能和分析简单明确等优点.然而，二自由度振动单轮模型反映的是汽车一个角的作用，即单个车轮及其上面部分簧载质量的作用，只能用于研究簧载质量和车轴非簧载质量的垂直振动，无法反映簧载质量同时存在的垂直振动和俯仰振动以及两种运动对平顺性的影响，与汽车实际存在差距.而汽车四自由度振动平面模型既能反映车身质量的垂直振动和俯仰振动，也能反映前轴和后轴的非簧载质量的垂直振動，是研究轮毂电机电动汽车平顺性更合适的模型[21].基于上述分析，建立包含轮毂电机的电动汽车四自由度振动平面模型，如图1所示.在图1中，m s和I sL分别为簧载质量和簧载俯仰转动惯量；m uf和m ur分别为包含电机质量的前轴和后轴的非簧载质量；c sf和c sr分别为前轴和后轴的悬架阻尼；k sf和k sr分别为前轴和后轴的悬架刚度；k tf和k tr分别为前轴和后轴的轮胎刚度；L f和L r分别为簧载质量质心与前轴和后轴的距离；F vf和F vr分别为前轴和后轴的电机垂向激励；F af和F ar分别为前轴和后轴的悬架控制力；z s和φs分别为簧载质量的垂向位移和俯仰角位移；z sf和z sr分别为前轴和后轴的悬架与簧载质量连接点垂向位移；z uf和z ur分别为前轴和后轴的非簧载质量垂向位移.1.4微分方程针对z sf、z sr、z uf和z ur，由Lagrange方程建立4个自由度的微分方程如下：1.5状态方程其中由可控性定理[18]，上述状态方程可以实现主动悬架控制.此外，当u（t）=0时，上述状态方程也适用于考虑被动悬架的轮毂电机电动汽车.2约束状态反馈H∞控制方法2.1线性矩阵不等式及其求解线性矩阵不等式F（x）<0，表示对于任意n维非零向量u，u T F（x）u<0.F（x）的具体表示如下：式中：x i=[x1，x2，…，x m]T为待求的m维向量；F0和F i=F i T为已知的n×n阶对称矩阵.通过MATLAB的LMI工具箱可以求解得到x*，以使F（x*）<0（11）成立，或者无解.2.2约束状态反馈H∞控制考虑如下表示：u（t）=Kx（t）（13）式中：K为状态反馈增益矩阵.约束状态反馈H∞控制问题，可以描述为：对于给定常数γ>0，求使得闭环系统稳定的状态反馈控制方程.对应式（12）第一个方程和第二个方程，有式中：Q=P-1；N=KQ；ρ=γ2w max；w max=max w（t）.通过式（14）和式（15），约束状态反馈H∞控制问题转化为线性矩阵不等式求解问题.在已知A、B1、B2、C1、D1、C2、D2和γ的条件下，其求解过程为：首先，求解式（14）和式（15）表示的线性矩阵不等式得到Q和N；其次，由Q和N确定K=NQ-1，将u（t）=Kx（t）代入式（12）第一个方程求解，得到约束状态反馈H∞控制的状态向量x（t）；最后，由式（12）后两个方程得到控制输出向量z u（t）和约束输出向量z（t）.当汽车在道路上行驶时，会遇到脉冲路面，如道路上的凸起或减速带等障碍.虽然脉冲路面的作用时间较短，但会使汽车振动突然加大，立刻降低乘员舒适性，还会对车辆零部件和运载货物造成损伤或破坏.以往的研究较少考虑脉冲路面对轮毂电机电动汽车平顺性的影响，针对轮毂电机电动汽车脉冲路面平顺性开展研究，将使轮毂电机电动汽车平顺性的研究更加全面.本文研究轮毂电机电动汽车状态反馈H∞控制问题，考虑脉冲路面和轮毂电机实现脉冲路面主动悬架和被动悬架的平顺性对比分析.1轮毂电机电动汽车振动模型1.1脈冲路面车轮激励GB/T 4970—2009规定[19]，脉冲路面车轮激励由三角形凸块确定.脉冲路面前轮激励q f （t）为：式中：u为车速；h为凸块高度；l为凸块长度；t0为汽车以车速u行驶时前轮到达凸块的时间.脉冲路面后轮激励q r（t）为：q r（t）=q f（t-t d），t d=L/u（2）式中：L为车辆轴距；t d为后轮滞后前轮的时间.1.2轮毂电机激励选取典型的四相8/6极开关磁阻电机作为轮毂电机，其垂向激励为单相转子垂向激励之和[13，20]，即式中：F v为电机垂向激励；F vj分别为6个单相转子a、b、c、a′、b′和c′的垂向激励.1.3车辆模型以往研究轮毂电机电动汽车平顺性，多采用汽车二自由度振动单轮模型，具有可以揭示基本概念、基本性能和分析简单明确等优点.然而，二自由度振动单轮模型反映的是汽车一个角的作用，即单个车轮及其上面部分簧载质量的作用，只能用于研究簧载质量和车轴非簧载质量的垂直振动，无法反映簧载质量同时存在的垂直振动和俯仰振动以及两种运动对平顺性的影响，与汽车实际存在差距.而汽车四自由度振动平面模型既能反映车身质量的垂直振动和俯仰振动，也能反映前轴和后轴的非簧载质量的垂直振动，是研究轮毂电机电动汽车平顺性更合适的模型[21].基于上述分析，建立包含轮毂电机的电动汽车四自由度振动平面模型，如图1所示.在图1中，m s和I sL分别为簧载质量和簧载俯仰转动惯量；m uf和m ur分别为包含电机质量的前轴和后轴的非簧载质量；c sf和c sr分别为前轴和后轴的悬架阻尼；k sf和k sr分别为前轴和后轴的悬架刚度；k tf和k tr分别为前轴和后轴的轮胎刚度；L f和L r分别为簧载质量质心与前轴和后轴的距离；F vf和F vr分别为前轴和后轴的电机垂向激励；F af和F ar分别为前轴和后轴的悬架控制力；z s和φs分别为簧载质量的垂向位移和俯仰角位移；z sf和z sr分别为前轴和后轴的悬架与簧载质量连接点垂向位移；z uf和z ur分别为前轴和后轴的非簧载质量垂向位移.1.4微分方程针对z sf、z sr、z uf和z ur，由Lagrange方程建立4个自由度的微分方程如下：1.5状态方程其中由可控性定理[18]，上述状态方程可以实现主动悬架控制.此外，当u（t）=0时，上述状态方程也适用于考虑被动悬架的轮毂电机电动汽车.2约束状态反馈H∞控制方法2.1线性矩阵不等式及其求解线性矩阵不等式F（x）<0，表示对于任意n维非零向量u，u T F（x）u<0.F（x）的具体表示如下：式中：x i=[x1，x2，…，x m]T为待求的m维向量；F0和F i=F i T为已知的n×n阶对称矩阵.通过MATLAB的LMI工具箱可以求解得到x*，以使F（x*）<0（11）成立，或者无解.2.2约束状态反馈H∞控制考虑如下表示：u（t）=Kx（t）（13）式中：K为状态反馈增益矩阵.约束状态反馈H∞控制问题，可以描述为：对于给定常数γ>0，求使得闭环系统稳定的状态反馈控制方程.对应式（12）第一个方程和第二个方程，有式中：Q=P-1；N=KQ；ρ=γ2w max；w max=max w（t）.通过式（14）和式（15），约束状态反馈H∞控制问题转化为线性矩阵不等式求解问题.在已知A、B1、B2、C1、D1、C2、D2和γ的条件下，其求解过程为：首先，求解式（14）和式（15）表示的线性矩阵不等式得到Q和N；其次，由Q和N确定K=NQ-1，将u（t）=Kx（t）代入式（12）第一个方程求解，得到约束状态反馈H∞控制的状态向量x（t）；最后，由式（12）后两个方程得到控制输出向量z u（t）和约束输出向量z（t）.当汽车在道路上行驶时，会遇到脉冲路面，如道路上的凸起或减速带等障碍.虽然脉冲路面的作用时间较短，但会使汽车振动突然加大，立刻降低乘员舒适性，还会对车辆零部件和运载货物造成损伤或破坏.以往的研究较少考虑脉冲路面对轮毂电机电动汽车平顺性的影响，针对轮毂电机电动汽车脉冲路面平顺性开展研究，将使轮毂电机电动汽车平顺性的研究更加全面.本文研究轮毂电机电动汽车状态反馈H∞控制问题，考虑脉冲路面和轮毂电机实现脉冲路面主动悬架和被动悬架的平顺性对比分析.1轮毂电机电动汽车振动模型1.1脉冲路面车轮激励GB/T 4970—2009规定[19]，脉冲路面车轮激励由三角形凸块确定.脉冲路面前轮激励q f （t）为：式中：u为车速；h为凸块高度；l为凸块长度；t0为汽车以车速u行驶时前轮到达凸块的时间.脉冲路面后轮激励q r（t）为：q r（t）=q f（t-t d），t d=L/u（2）式中：L为车辆轴距；t d为后轮滞后前轮的时间.1.2轮毂电机激励选取典型的四相8/6极开关磁阻电机作为轮毂电机，其垂向激励为单相转子垂向激励之和[13，20]，即式中：F v为电机垂向激励；F vj分别为6个单相转子a、b、c、a′、b′和c′的垂向激励.1.3车辆模型以往研究轮毂电机电动汽车平顺性，多采用汽车二自由度振动单轮模型，具有可以揭示基本概念、基本性能和分析简单明确等优点.然而，二自由度振动单轮模型反映的是汽车一个角的作用，即单个车轮及其上面部分簧载质量的作用，只能用于研究簧载质量和车轴非簧载质量的垂直振动，无法反映簧载质量同时存在的垂直振动和俯仰振动以及两种运动对平顺性的影响，与汽车实际存在差距.而汽车四自由度振动平面模型既能反映车身质量的垂直振动和俯仰振动，也能反映前轴和后轴的非簧载质量的垂直振动，是研究轮毂电机电动汽车平顺性更合适的模型[21].基于上述分析，建立包含轮毂电机的电动汽车四自由度振动平面模型，如图1所示.在图1中，m s和I sL分别为簧载质量和簧载俯仰转动惯量；m uf和m ur分别为包含电机质量的前轴和后轴的非簧载质量；c sf和c sr分别为前轴和后轴的悬架阻尼；k sf和k sr分别为前轴和后轴的悬架刚度；k tf和k tr分别为前轴和后轴的轮胎刚度；L f和L r分别为簧载质量质心与前轴和后轴的距离；F vf和F vr分别为前轴和后轴的电机垂向激励；F af和F ar分别为前轴和后轴的悬架控制力；z s和φs分别为簧载质量的垂向位移和俯仰角位移；z sf和z sr分别为前轴和后轴的悬架与簧载质量连接点垂向位移；z uf和z ur分别为前轴和后轴的非簧载质量垂向位移.1.4微分方程针对z sf、z sr、z uf和z ur，由Lagrange方程建立4个自由度的微分方程如下：1.5状态方程其中由可控性定理[18]，上述状态方程可以实现主动悬架控制.此外，当u（t）=0时，上述状态方程也适用于考虑被动悬架的轮毂电机电动汽车.2约束状态反馈H∞控制方法2.1线性矩阵不等式及其求解线性矩阵不等式F（x）<0，表示对于任意n维非零向量u，u T F（x）u<0.F（x）的具体表示如下：式中：x i=[x1，x2，…，x m]T为待求的m维向量；F0和F i=F i T为已知的n×n阶对称矩阵.通过MATLAB的LMI工具箱可以求解得到x*，以使F（x*）<0（11）成立，或者无解.2.2约束状态反馈H∞控制考虑如下表示：u（t）=Kx（t）（13）式中：K为状态反馈增益矩阵.约束状态反馈H∞控制问题，可以描述为：对于给定常数γ>0，求使得闭环系统稳定的状态反馈控制方程.对应式（12）第一个方程和第二个方程，有式中：Q=P-1；N=KQ；ρ=γ2w max；w max=max w（t）.通過式（14）和式（15），约束状态反馈H∞控制问题转化为线性矩阵不等式求解问题.在已知A、B1、B2、C1、D1、C2、D2和γ的条件下，其求解过程为：首先，求解式（14）和式（15）表示的线性矩阵不等式得到Q和N；其次，由Q和N确定K=NQ-1，将u（t）=Kx（t）代入式（12）第一个方程求解，得到约束状态反馈H∞控制的状态向量x（t）；最后，由式（12）后两个方程得到控制输出向量z u（t）和约束输出向量z（t）.当汽车在道路上行驶时，会遇到脉冲路面，如道路上的凸起或减速带等障碍.虽然脉冲路面的作用时间较短，但会使汽车振动突然加大，立刻降低乘员舒适性，还会对车辆零部件和运载货物造成损伤或破坏.以往的研究较少考虑脉冲路面对轮毂电机电动汽车平顺性的影响，针对轮毂电机电动汽车脉冲路面平顺性开展研究，将使轮毂电机电动汽车平顺性的研究更加全面.本文研究轮毂电机电动汽车状态反馈H∞控制问题，考虑脉冲路面和轮毂电机实现脉冲路面主动悬架和被动悬架的平顺性对比分析.1轮毂电机电动汽车振动模型1.1脉冲路面车轮激励GB/T 4970—2009规定[19]，脉冲路面车轮激励由三角形凸块确定.脉冲路面前轮激励q f （t）为：式中：u为车速；h为凸块高度；l为凸块长度；t0为汽车以车速u行驶时前轮到达凸块的时间.脉冲路面后轮激励q r（t）为：q r（t）=q f（t-t d），t d=L/u（2）式中：L为车辆轴距；t d为后轮滞后前轮的时间.1.2轮毂电机激励选取典型的四相8/6极开关磁阻电机作为轮毂电机，其垂向激励为单相转子垂向激励之和[13，20]，即式中：F v为电机垂向激励；F vj分别为6个单相转子a、b、c、a′、b′和c′的垂向激励.1.3车辆模型以往研究轮毂电机电动汽车平顺性，多采用汽车二自由度振动单轮模型，具有可以揭示基本概念、基本性能和分析简单明确等优点.然而，二自由度振动单轮模型反映的是汽车一个角的作用，即单个车轮及其上面部分簧载质量的作用，只能用于研究簧载质量和车轴非簧载质量的垂直振动，无法反映簧载质量同时存在的垂直振动和俯仰振动以及两种运动对平顺性的影响，与汽车实际存在差距.而汽车四自由度振动平面模型既能反映车身质量的垂直振动和俯仰振动，也能反映前轴和后轴的非簧载质量的垂直振动，是研究轮毂电机电动汽车平顺性更合适的模型[21].基于上述分析，建立包含轮毂电机的电动汽车四自由度振动平面模型，如图1所示.在图1中，m s和I sL分别为簧载质量和簧载俯仰转动惯量；m uf和m ur分别为包含电机质量的前轴和后轴的非簧载质量；c sf和c sr分别为前轴和后轴的悬架阻尼；k sf和k sr分别为前轴和后轴的悬架刚度；k tf和k tr分别为前轴和后轴的轮胎刚度；L f和L r分别为簧载质量质心与前轴和后轴的距离；F vf和F vr分别为前轴和后轴的电机垂向激励；F af和F ar分别为前轴和后轴的悬架控制力；z s和φs分别为簧载质量的垂向位移和俯仰角位移；z sf和z sr分别为前轴和后轴的悬架与簧载质量连接点垂向位移；z uf和z ur分别为前轴和后轴的非簧载质量垂向位移.1.4微分方程针对z sf、z sr、z uf和z ur，由Lagrange方程建立4個自由度的微分方程如下：1.5状态方程其中由可控性定理[18]，上述状态方程可以实现主动悬架控制.此外，当u（t）=0时，上述状态方程也适用于考虑被动悬架的轮毂电机电动汽车.2约束状态反馈H∞控制方法2.1线性矩阵不等式及其求解线性矩阵不等式F（x）<0，表示对于任意n维非零向量u，u T F（x）u<0.F（x）的具体表示如下：式中：x i=[x1，x2，…，x m]T为待求的m维向量；F0和F i=F i T为已知的n×n阶对称矩阵.通过MATLAB的LMI工具箱可以求解得到x*，以使F（x*）<0（11）成立，或者无解.2.2约束状态反馈H∞控制考虑如下表示：u（t）=Kx（t）（13）式中：K为状态反馈增益矩阵.约束状态反馈H∞控制问题，可以描述为：对于给定常数γ>0，求使得闭环系统稳定的状态反馈控制方程.对应式（12）第一个方程和第二个方程，有式中：Q=P-1；N=KQ；ρ=γ2w max；w max=max w（t）.通过式（14）和式（15），约束状态反馈H∞控制问题转化为线性矩阵不等式求解问题.在已知A、B1、B2、C1、D1、C2、D2和γ的条件下，其求解过程为：首先，求解式（14）和式（15）表示的线性矩阵不等式得到Q和N；其次，由Q和N确定K=NQ-1，将u（t）=Kx（t）代入式（12）第一个方程求解，得到约束状态反馈H∞控制的状态向量x（t）；最后，由式（12）后两个方程得到控制输出向量z u（t）和约束输出向量z（t）.。
文章编号：2095－6835（2022）06－0044－04基于电动汽车主动轮的电磁悬架控制研究＊陈正科1，易星2（1.江西科技学院人工智能学院，江西南昌330098；2.江西科技学院协同创新中心，江西南昌330098）摘要：随着电动汽车的发展以及乘员对乘坐舒适性要求的提高，电动汽车的悬架系统愈发重要，电动汽车的悬架系统直接影响汽车在行驶过程中的平顺性和操纵稳定性。
由于电磁作动器具有响应速度快、结构简单、控制精度高等特点，已经成为主动悬架作动器的首选。
对电磁作动器的控制电路进行有序分析，通过控制电流达到减速运动的目的，设计基于车辆1/4电磁悬架系统的预测控制方法，分别针对冲击瞬时偏差和随机不平路面进行仿真分析。
仿真结果表明，预测模型控制可以提高电动汽车主动悬架振动的效果，使汽车获得较好的操纵稳定性和平顺性。
关键词：电动汽车；电磁悬架；电流滞环控制；模型预测控制中图分类号：U463.33文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.06.015由于能源缺乏和环境污染，电动汽车已经成为各个国家发展汽车产业的重点所在，而轮毂电机技术是发展电动汽车的关键之一。
其主要原因是轮毂电机驱动省去了诸多的动力—传动系统，如变速器、减速器、传动轴等。
相对于传统的集中电机驱动，有效提高了空间利用和传动的效率，更容易实现复杂的运动和动力学控制。
因此，轮毂电机在电动汽车上的研究与应用也得到了长足的发展，尤其是主动轮的研究，更是得到了广大学者的重视。
主动轮将车辆的动力、转向和减震装置集中于一体，有效提高了电动汽车的控制精度，同时还节省了空间。
由于轮毂电机特有的独特动力布置形式，使得装载该电机的车辆在行驶过程中的安全性会下降。
同时又因为引入了轮毂电机，使得汽车整车的车轮转动惯性和非簧载质量有了明显上升，这也加大了车辆的加速性能的影响，使得轮胎抓地能力下降和载荷增大，汽车在比较差的路面上行驶时，增加了侧翻的风险，从而导致汽车的行驶稳定性和安全性降低。
电动化底盘主动悬架系统高度与阻尼集成控制赵景波;倪彰;贝绍轶;冯俊萍【摘要】为解决电动化底盘主动悬架系统车身高度或可调阻尼的单独控制问题,改善车辆的整车减振性能,提出了一种车身高度与可调阻尼集成控制的主动悬架集成控制系统,以空气包取代传统的螺旋弹簧,以阻尼分级可调的减振器取代传统减振器,车身高度控制在正常车高模式、车身升高模式和车身降低模式之间切换,可调阻尼控制在软压缩软回弹模式、硬压缩软回弹模式、软压缩硬回弹模式和硬压缩硬回弹模式之间切换。
进行了不同模式下车速为60 km/h工况下的蛇行试验实车道路测试,并分析了主动悬架集成控制系统对整车动态特性的影响。
结果表明,不同模式下的方向盘转角分别为74.5150、69.6032、66.3158和65.8907 deg,方向盘转矩分别为4.5238、4.4400、4.5944和4.4709 N · m,车身侧倾角分别为3.2103、3.0899、2.9877和3.1958 deg,车身横摆角速度分别为16.7901、15.9259、15.1080和15.1499 deg/s,侧向加速度分别为0.5700、0.5488、0.5309和0.5418 g；车身高度与可调阻尼集成控制系统实现了主动悬架系统与整车的良好匹配,提升了车辆的综合性能；验证了主动悬架系统集成控制策略及其结构设计的可行性。
对车辆底盘集成控制系统的设计及控制策略的研究具有重要的理论研究价值和工程应用前景。
%In order to solve the individual control problem of body height or adjustable damping for electric chassis active suspension and to improve the full vehicle performance, a kind of integrated control system with body height and adjustable damping was proposed. The traditional spiral spring was replaced by air bag, and traditional shock absorber was replaced by the adjustable damper. The body height was controlled in the switching modes of the normal height mode, the bodyraise mode and the body reduction mode. The adjustable damper was controlled in the soft compression and soft rebound mode, the hard compression and soft rebound mode, the soft compression and hard rebound mode and the hard compression and hard rebound mode. Full vehicle snaking test with 60 km/h was conducted under different modes and the impact of active suspension integrated control system on the vehicle dynamic characteristics was analyzed. The results show that the test results of steering wheel angle under different modes were 74. 515 0、69. 603 2、66. 315 8 and 65. 890 7 deg respectively, the steering wheel torque under different modes were 4. 523 8、4. 440 0、4. 594 4 a nd 4. 470 9 N·m re-spectively, the body roll angle under different modes were 3. 210 3、3. 089 9、2. 987 7 and 3. 195 8 deg respectively, the yaw rate under different modes were 16. 790 1、15. 925 9、15. 108 0 and 15. 149 9 deg/s respectively, the lateral acceleration under different modes were 0. 570 0、0. 548 8、0. 530 9 and 0. 541 8 g respectively. The integrated control system of body height and adjustable damping achieve good matching between the active suspension system and vehicle, and the vehicle comprehensive performance is improved. The feasibility of the integrated control strategy and struc-ture design of active suspension system is verified. It has an important value for theoretical research and engineering application of vehicle integrated control system and its control strategy.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】10页(P347-356)【关键词】主动悬架;空气弹簧;阻尼可调减振器;车身高度;集成控制【作者】赵景波;倪彰;贝绍轶;冯俊萍【作者单位】汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春 130025; 江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州 213001;江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州 213001; 人工智能四川省重点实验室，四川自贡 643000;汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春 130025; 江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州 213001;江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州 213001; 人工智能四川省重点实验室，四川自贡 643000【正文语种】中文【中图分类】U463.40 引言主动悬架系统是电动化底盘集成控制系统的关键部件之一，影响汽车行驶的操纵稳定性、平顺性和轮胎接地性能。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)摘要随着汽车工业技术的发展，人们对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高。
汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性，而舒适性则与悬架密切相关。
因此，悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。
本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各部分尺寸，并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸，最后进行了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。
本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。
其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。
前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减，后悬则采用半拖曳臂式独立悬架振器。
这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。
采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和部分主要零件图。
关键词：悬架；平顺性；弹性元件；阻尼器；AbstractWith the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance.The main design of the study is BYD F3 car front and rear the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal stabilizer. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans.Key words: suspension; ride comfort; elastic element;buffer;目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1悬架系统概述 (1)1.2悬架的构成和类型 (3)1.2.1构成 (3)1.2.2类型 (3)1.3课题研究的目的及意义 (4)第2章前、后悬架结构的选择 (5)2.1悬架的结构形式 (5)2.2非独立悬架 (5)2.3独立悬架 (6)2.4 前后悬架方案的选择 (7)2.5主要元件 (8)2.5.1弹性元件 (8)2.5.2减振器 (9)2.6辅助元件 (9)2.6.1横向稳定器 (9)2.6.2缓冲块 (10)第3章技术参数确定与计算 (11)3.1悬架性能参数的选择 (11)3.2悬架的自振频率 (11)3.3侧倾角刚度 (12)3.4悬架的动、静挠度选择 (12)第4章弹性元件的设计计算 (14)4.1前悬架弹簧 (14)4.2后悬架弹簧 (15)第5章悬架导向机构的设计 (17)5.1导向机构设计要求 (17)5.2麦弗逊独立悬架示意图 (17)5.3导向机构受力分析 (18)5.4横臂轴线布置方式 (20)5.5导向机构的布置参数 (20)5.5.1 侧倾中心 (20)第6章减振器设计 (22)6.1减振器的概述 (22)6.2减振器的分类 (22)6.3减振器参数选取 (23)6.4减振器阻尼系数 (23)6.5最大卸荷力 (24)6.6筒式减振器主要尺寸 (24)6.6.1筒式减振器工作直径 (24)6.6.2油筒直径 (25)第7章横向稳定杆的设计 (26)第8章平顺性分析 (27)8.1平顺性概念 (27)8.2汽车的等效振动分析 (27)8.3车身加速度的幅频特性 (28)8.4相对动载的幅频特性 (29)8.5悬架动挠度的幅频特性 (31)8.5影响平顺性的因数 (32)8.5.1结构参数对平顺性的影响 (32)8.5.2使用因素对平顺性的影响 (33)第9章总结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录Ⅰ (37)Suspension Principle Of Work (37)附录Ⅱ (48)第1章绪论1.1悬架系统概述自十九世纪末期出现第一辆汽车以来，汽车工业经历了一百多年的发展过程。
