關(guān)于磁流變懸置半主動(dòng)控制策略的研究

摘要
本文對(duì)應(yīng)用于阻尼器中的各種半主動(dòng)控制算法進(jìn)行了比較研究，以確定出適合于MR阻尼懸架系統(tǒng)的最優(yōu)算法。提出了五種具有代表性的控制算法，它們是太空梭控制器、混合控制器、LQG控制器、滑動(dòng)模式控制器和模糊邏輯控制器。為了對(duì)這五種控制算法的控制性能進(jìn)行比較，我們采用了一個(gè)裝有MR 阻尼器的季度汽車模型作為分析的基準(zhǔn)。在推導(dǎo)（提出）出動(dòng)態(tài)模型的阻尼運(yùn)動(dòng)方程后，五種控制器就得到了發(fā)展。然后將每個(gè)控制策略都應(yīng)用于裝有MR阻尼器的基準(zhǔn)模型中。通過(guò)數(shù)值模擬，在時(shí)域和頻域上隨著等效被動(dòng)模型對(duì)復(fù)雜路況條件下的每種控制算法的性能進(jìn)行比較。隨后，用道路試驗(yàn)對(duì)實(shí)際的控制性能進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明：MR懸架系統(tǒng)的性能高度依賴于其所選擇的算法，滑動(dòng)模式控制策略展現(xiàn)出了極佳的綜合性能。
關(guān)鍵詞 太空梭.混合.LQG.滑動(dòng)模式控制.模糊邏輯控制.磁流變懸掛
1簡(jiǎn)介
懸掛系統(tǒng)在改善乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性方面扮演著重要的角色。他們不僅在軸上通過(guò)吸收振動(dòng)和沖擊以提高乘坐舒適性，還在車輛轉(zhuǎn)向、加速和剎車時(shí)保持穩(wěn)定。然而，由于不可控阻尼或彈簧特性的限制，傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架不能在乘坐舒適性和穩(wěn)定性之間找到平衡點(diǎn)。因此，近幾年已經(jīng)提出了基于可控機(jī)構(gòu)和電腦控制裝置的可控懸掛[1]。 一般來(lái)說(shuō)，可控懸掛系統(tǒng)有主動(dòng)和半主動(dòng)之分。盡管主動(dòng)懸架系統(tǒng)具有寬頻率范圍的優(yōu)良可控性能，但成本和復(fù)雜的機(jī)電致動(dòng)器、高功率要求和大量的傳感器給他們的商業(yè)應(yīng)用造成了很大的障礙。
采用主動(dòng)控制或半主動(dòng)控制阻尼器是一種很有前景的選擇[2]。半主動(dòng)控制懸掛系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)模式下具有良好的性能，且不需要大的功耗和昂貴的硬件。最近，許多研究人員都投身于非常有吸引力和成效的關(guān)于半主動(dòng)控制磁流變（MR）阻尼器變懸置系統(tǒng)的研究。[3-5]
過(guò)去幾年里，MR阻尼器在車輛懸掛系統(tǒng)的振動(dòng)系統(tǒng)中展現(xiàn)出公認(rèn)的優(yōu)良性能。那些優(yōu)良性能包括磁場(chǎng)的快速響應(yīng)特性和由較寬的可控帶寬及緊湊的尺寸。[6]許多研究人員對(duì)MR阻尼振動(dòng)控制懸掛系統(tǒng)的工程潛在應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了調(diào)查。Choi等[7]開(kāi)發(fā)了一種圓柱形的阻尼器，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)其實(shí)際可行性進(jìn)行了分析。Sassi等提出了一種強(qiáng)大的新MR阻尼器，發(fā)現(xiàn)它在不同激振力頻率諧波的激