一、动载荷智能数据实时采集系统开发及其应用(论文文献综述)
何生全[1](2021)在《近直立煤层群综放开采冲击地压机理及预警技术研究》文中研究说明近直立煤层群由于特殊的煤岩赋存和开采方式,覆岩破断运动及其导致的围岩静载应力分布和动载扰动特征与缓倾斜煤层有较大差异,冲击地压灾害严重,给矿山安全生产带来了挑战。为指导近直立煤层冲击地压防治,系统研究冲击地压机理和预警问题具有理论和实用价值。为此,论文采用实验室试验、现场监测、数值模拟、理论分析及工程实践等方法,对近直立煤层群综放充填开采冲击地压机理及监测预警展开研究。研究分析了乌东煤矿87°近直立煤层群综放充填开采冲击显现特征及诱冲因素。冲击地压全部发生在先开采的B3+6工作面;冲击显现以回采巷道为主,位于综放面前方0~209m,单次冲击破坏范围为75~418 m;顶底板巷破坏呈非对称性和方向性,其中顶板巷以顶板侧巷道肩角下沉、帮鼓及顶板下沉为主,底板巷以岩柱侧南帮底角底鼓和帮鼓为主;破坏较同采方法的东部典型水平和缓倾斜煤层严重。微震事件、冲击震源及高波速区位于工作面附近煤体受压撬作用区域的悬顶和岩柱;综采诱发充填体下沉,地表煤层顶板和岩柱有向采空区拉裂现象;煤体所受的压撬应力是诱发冲击的基础静载力源,构造应力、充填体下沉及悬顶和层间岩柱破裂产生的动载扰动对冲击显现有重要诱发作用。研究了近直立煤层群开采静载应力分布规律。煤层群围岩应力场呈现非对称分布特征,B3+6煤层走向水平应力峰值位于超前工作面20.7 m,倾向距综放面顶部39.3 m,都大于B1+2煤层;综采诱发顶板和岩柱向采空区运移,对煤体施加较大的压撬作用,顶板水平和垂向位移分别是岩柱的10倍和3.5倍,顶板侧煤体下沉现象较岩柱侧明显;除B3+6煤层应力集中程度与充填材料密度呈负相关关系外,煤层群应力集中程度与采深、充填材料密度、侧压力系数及煤层倾角呈正相关;近直立煤层群相对其它倾角煤层悬空顶板和岩柱结构相对完整未破断。建立了震动位移场方程,推导了同步压缩变换函数,研究了近直立煤层群诱冲动载作用规律。介质类型影响震动波传播,同一地层呈现各向同性衰减,巷道围岩受震动波作用发生应力升高并最终卸压发生破坏,S波造成的破坏显着大于P波,受震源位置影响破坏呈明显的由北向南的方向性,巷道破坏呈非对称;岩体破裂产生的动载扰动对诱发近直立煤层冲击地压具有重要作用。构建了悬空结构走向和倾向物理力学模型,推导得到了模型的弹性变形能分布函数,研究揭示了近直立煤层群充填开采条件下冲击地压机理。充填长度和充填体反力影响基本顶和层间岩柱走向岩梁组合支撑结构稳定性和工作面区域应力场;围岩能量分布受煤层倾角、侧压力系数、支护力系数及结构悬空长度影响,压撬区弹性能最大,压撬区域顶板和岩柱有发生破裂并产生动载荷的能力,悬空顶板和岩柱结构是静载源和动载源的主要来源;得到了冲击地压致灾过程模型,冲击地压机理为:悬空顶板挤压破裂诱冲机理、悬空岩柱撬转破裂诱冲机理及压撬效应耦合诱冲机理。研究构建了适用于近直立煤层群的冲击危险预警指标体系,建立了多指标集成预警模型。应用结果表明:各指标对冲击危险具有明显的响应特征,近直立煤层群时空预警指标前兆特征演化规律与水平/缓倾斜煤层存在差异,多指标集成预警方法能够及时预警冲击危险,解决了各系统各自为政,预警结果独立的问题,提高了预警准确性。研究成果为类似赋存条件煤层群安全开采提供了理论和技术支撑。该论文有图125幅,表15个,参考文献282篇。
徐荣霞[2](2020)在《基于磁流变阻尼器的1/4车辆半主动悬架系统混合控制策略研究》文中研究指明随着社会、科学技术进步及汽车行业的迅速发展,人们对汽车性能的追求越来越高,作为车辆行驶系统的重要组成部分之一,悬架系统性能好坏会对乘坐舒适性、操纵稳定性及行驶安全性造成直接影响。传统的被动悬架通过弹簧和阻尼元件共同作用改善车辆振动,但其结构参数固定不可变,减振效果受到限制;半主动悬架可以通过控制算法改变悬架阻尼或刚度系数,控制输出阻尼力,从而控制悬架性能,具有良好的减振效果,且与主动悬架相比,半主动悬架结构简单、耗能低、成本低。采用磁流变阻尼器(MRD)的半主动悬架性能优良,能达到与主动悬架系统性能相近的减振效果,且具有耗能低、响应速度快、输出阻尼力大、可调范围广且顺逆可调等优点,因此有重要的应用价值。建立能准确描述磁流变阻尼器力学性能的数学模型和设计半主动悬架控制策略是磁流变半主动悬架系统研究的两个核心问题,本文针对这两个问题建立悬架系统模型并进行数值仿真分析开展研究,主要工作内容如下:(1)介绍磁流变阻尼器的工作原理及工作模式,叙述磁流变阻尼器不同的力学模型及各模型的特点。利用INSTRON实验系统对课题组已有的MRD进行试验测试,分析其速度特性和示功特性,选择改进的双曲正切模型作为本次研究中MRD的数学模型,采用遗传算法进行参数辨识,并将仿真结果和试验值进行对比,结果表明,参数辨识得到的模型能很好地描述MRD的力学特性。(2)建立路面输入模型和1/4车辆半主动悬架模型,并确立系统状态方程,选择车身加速度、悬架动行程及轮胎动位移作为悬架性能的评价指标,分析悬架参数对悬架传递特性的影响。(3)设计模糊控制器及模糊PID控制器,并通过设计合理的模糊规则控制磁流变阻尼器的输入电流,从而控制阻尼器的输出阻尼力,最终实现控制悬架减振的作用,并在MATLAB/Simulink环境下进行建模仿真,结果验证了这两种控制方法均具有效性,且模糊PID控制效果更好。同时针对模糊控制规则制定具有依赖性和主观性,规则制定过程复杂且调试繁琐的缺点,提出一种模糊LQG控制策略,通过对比分析验证该方法与模糊控制和模糊PID控制相比具有更好的减振效果,在随机路面行驶时,车身加速度均方根值较被动悬架减小43.83%,具有更好的车辆平顺性及行驶安全性。
王杨[3](2020)在《考虑相位补偿的半主动悬架控制策略研究》文中认为汽车是我国国民经济的支柱产业之一,是集成最新前沿科技的工业产品。而汽车底盘性能是汽车内在产品品质的重要体现。无人驾驶汽车技术方兴未艾,当智能驾驶技术解放驾驶员的双手时,自动驾驶汽车的晕动症也越来越受到关注。舒适、放松、自然的驾乘体验是汽车底盘性能的永恒追求。半主动悬架系统具有性能好、可靠性高、能耗低的优势被大量学者关注和研究,并逐步应用在中高端车型中。半主动悬架是根据路面激励实时调节减振器的阻尼系数以此适应不同的路面情况,提高车辆舒适性和安全性。根据不同底盘驾驶模式的选择,面向不同的悬架控制目标的最佳控制策略成为半主动悬架控制策略开发的关键。开发面向电控悬架产品的半主动控制算法具有重要意义。半主动悬架控制算法已有40余年的发展,各种控制理论框架下控制算法都有所研究。但是面向特定控制目标下的最佳控制算法尚未有明确的定义。本文从该角度开展课题的研究,提出面向不同悬架性能目标的全频域内最佳控制策略,并进行理论证明、仿真验证和试验对比,证明算法的有效性。本文的主要研究内容如下:首先对控制对象半主动悬架进行建模,建立了不同形式的路面激励模型。对悬架的性能评价指标及评价方法进行介绍,并对二自由模型的准确性进行说明。针对阻尼可调减振器的建模方法,本文考虑实际的工程产品开发需要,选定非参数化建模方式,并借鉴UniTire轮胎模型的建模思想,提出了适用于电磁阀控减振器和磁流变液减振器等阻尼可调减振器的UniDamper减振器模型,该模型具有辨识参数少、满足物理边界条件等优点。为了能够精确描述减振器的响应特性,建立了减振器响应特性的动力学模型。然后,针对面向乘坐舒适性的以最小车身振动加速度为控制目标的控制策略进行对比分析。利用能量流传递理论对相关控制算法进行理论阐述,针对天棚(Skyhook,SH)和加速度阻尼(Acceleration Driven Damper,ADD)控制的不同控制特性,从控制逻辑相位关系的角度进行说明,然后提出了对车身加速度信号在低频时进行-90°的相位补偿,使其在低频时控制效果与SH控制接近,高频时控制效果与ADD控制接近,这样提出的改进ADD控制策略具有全频域内降低车身振动加速度的控制特性。然后又对理想SH和ADD控制的传递函数模型进行幅频特性的理论分析,证实改进ADD控制确实具有实际优势和理论根基,并通过仿真进行验证。接着,针对面向驾驶安全性的地棚(Groudhook,GH)控制算法,对速度GH和位移GH两种控制算法进行对比分析,同样基于相位补偿的方式,对轮胎振动速度进行相位补偿,这样提出的改进GH控制能够有效降低轮胎动变形,提高驾驶安全性。为了能够综合考虑悬架性能,利用权重因子方式将改进ADD分别与GH和改进GH进行混合,形成两种在全频域内的最佳混合控制算法,并通过仿真的方式进行验证。随后,以磁流变液阻尼可调减振器为研究对象,对响应特性进行分析和测试,发现减振器的响应时间受运动方向、速度、驱动电流幅值、控制的母线电压等因素影响。采用前馈-比例-积分的控制策略提高磁流变液减振器电磁系统的响应时间,为了提高控制算法抗干扰性,提出了基于理想阻尼力元和重力力元的理想改进加速度阻尼(Modified Acceleration Driven Damper,MADD)参考模型的滑模控制算法,并在不同的减振器响应时间进行仿真对比,发现采用参考模型的滑模控制受到减振器响应时间变化的因素影响较小,抗干扰能力强,相比其他算法具有优势。在悬架的性能表现上,车身振动加速度更容易受减振器响应时间特性的影响,轮胎动变形受减振器响应时间的影响弱一些。最后,利用电磁示功机开发一台面向悬架控制的减振器硬件在环(Hardware-in-the-loop,HiL)试验台,对减振器HiL试验台的工作原理进行介绍,对试验台的跟随特性进行分析验证,并介绍了双横臂悬架的运动-动力学模型。利用该试验台对前面章节中的控制算法进行验证。利用减振器HiL试验,进一步说明针对不同的控制目标提出的控制算法相比于其他算法更具有优势。本文的创新点主要在以下几个方面:(1)针对面向半主动悬架控制的工程开发需要,充分考虑减振器的外特性和响应特性,提出了面向悬架控制的UniDamper减振器模型。(2)对SH和ADD的控制逻辑相频特性进行理论分析,提出了考虑输入信号相位补偿特性的改进ADD控制和改进GH控制,最后利用权重因子的方式,提出了两种最佳混合控制策略。(3)利用物理力元下的理想抑制振动模型,提出结合理想SH和ADD控制的参考模型的滑模控制,突破了减振器响应时间等非线性因素引起的参数摄动和建模不确定性,提升算法的控制效果和抗干扰性。
王奥哲[4](2020)在《半主动悬架硬件在环仿真平台关键技术研究》文中研究表明悬架系统对汽车的舒适性以及操纵稳定性具有决定性作用。半主动悬架相较于被动悬架阻尼可调,对于不同的路况可以进行实时适应调节;与主动悬架相比,结构简单,成本较低,可以达到接近主动悬架的控制效果;因此成为研究热门。硬件在环仿真作为一种半实物仿真,相比于纯软件仿真,仿真结果更接近现实条件,结果更具实际意义;相比实车试验,试验条件可控,重复度高,周期短,费用低,且可避免高危险的极限工况试验。目前,对于实现快速开发半主动悬架产品、完成半主动悬架控制算法验证以及相关系统性能测试等问题亟需解决。为了解决这些问题,结合半主动悬架系统的开发,本文搭提出建一半主动悬架硬件在环仿真平台的研究方法,主要的研究内容包括:(1)首先进行了半主动悬架硬件在环仿真试验台的总体设计、机械结构设计、并对其进行了刚度和模态校核并做出实物,对主要部件如电磁式激振器、实时控制器等进行了选型;运用示功机对试验所用磁流变减振器进行了特性测试,验证了其阻尼力随着电流增大而增大,符合试验要求。(2)搭建了Carsim/Simulink联合仿真平台,研究了Carsim平台整车模型、路面模型、仿真工况的设置方法,以及联合仿真中数据传递等关键技术;根据仿真需求,研究了利用随机谐波叠加法生成空间域下随机路面不平度的方法,并在Carsim中实现了扭曲路、搓板路和随机路面的三维模型。(3)针对电磁式激振器开环、非线性特性,设计了对其进行实时闭环控制的最小方差自校正控制器,在Labview平台对算法进行了实现和性能仿真,结果表明:最小方差自校正控制器对期望信号的跟踪能力是比较好的,可以用于对电磁式激振器的自适应闭环控制。(4)基于所搭建的CarSim/Simulink联合仿真平台,对Sky Hook on-off、ADD和SH-ADD等三种半主动悬架控制算法进行了性能仿真,得出三个控制算法均能有效改善汽车的相关性能。
刘伟[5](2020)在《基于路面识别的磁流变半主动悬架切换控制研究》文中进行了进一步梳理随着物质和生活水平的提高,消费者对汽车动力学性能提出了更高的要求。传统被动悬架因其控制参数不可调,难以满足多路况动力学性能需求。主动悬架虽然能够有效改善车辆的动力学性能,但是复杂的系统结构、额外的能量消耗限制了其在汽车上的普及。半主动悬架能够协调动力学性能与能耗之间的矛盾关系,已成为当前汽车领域的研究热点。但目前关于半主动悬架控制的研究,都忽略了路面激励对控制效果的影响,使得设计的控制参数难以适应路况变化时的动力学性能需求。为此,本文将路面在线识别技术与半主动悬架控制相结合,提出了一种半主动悬架切换控制方法,切实改善汽车在多变路况下的动力学性能。本文的主要研究内容如下:首先,建立了二自由度1/4线性磁流变半主动悬架模型,进行了磁流变阻尼器特性试验,在此基础上建立了磁流变阻尼器多项式模型。构建了连续随机路面以及离散凸块路面模型作为高程激励。然后,根据悬架系统的传递特性,设计了基于车辆动态响应的路面在线识别方法。基于自适应神经模糊网络设计了路面高程估计器,依据高程估计结果,利用AR功率谱估计设计了路面等级识别器。并进行了路面高程估计和路面等级识别仿真对比分析,验证了路面在线识别方法的有效性和可行性。随后,基于路面在线识别方法,采用改进天棚控制策略,设计了包含多个子控制器的半主动悬架切换控制器。依据路面等级与行驶车速划分了不同行驶路况下的控制目标,利用布谷鸟搜索算法确定了各控制目标下的最优控制参数,在此基础上进行了随机路面序列下的仿真对比分析,仿真结果验证了控制目标划分与控制参数优化的合理性。最后,搭建了1/4半主动悬架试验台架,进行了路面在线识别以及动力学控制试验。试验结果与仿真结果一致,验证了仿真结果的正确性以及路面在线识别方法与切换控制方法的正确性。理论分析与试验结果表明:以路面等级作为切换条件的半主动悬架切换控制策略可以提高全路况车辆动力学性能。具体地,相较于被动悬架,磁流变半主动悬架在以操纵稳定性为主要控制目标的B级路面下,悬架动行程与车轮动载荷分别优化了9.2%和-4.2%;以兼顾乘坐舒适性和操纵稳定性的综合性能为主要控制目标的C级路面下,车身加速度、悬架动行程与车轮动载荷分别优化了16.0%、7.6%与-6.8%;以乘坐舒适性为主要控制目标的D级路面下,车身加速度与悬架动行程分别优化了20.0%与5.1%。
孙东[6](2020)在《基于反馈线性化卡尔曼观测器的磁流变半主动悬架控制器设计与试验研究》文中研究表明随着市场经济的高速发展和人民生活水平的日渐提高,被动悬架已无法满足消费者对车辆乘坐舒适性和行驶安全性的使用需求。半主动悬架能够根据车辆行驶工况实时调节自身工作模式,协调乘坐舒适性与行驶安全性的矛盾关系,并且成本低、能耗小、控制简单等优点使其具备广阔的应用前景。控制算法是半主动悬架系统的“灵魂”,基于状态反馈的控制算法需要采用悬架状态变量作为控制输入,而这些信号并非都能由传感器直接测得。此外,半主动悬架的工程化应用离不开悬架控制器的发展。当前研究大多停留在理论仿真阶段,缺少控制算法与控制器设计相结合的完整研发过程。为此,本文设计了一种基于状态观测的半主动悬架控制算法,离线验证其有效性后开发了一款悬架控制器。本文主要研究内容为:首先,在考虑麦弗逊式悬架几何非线性和磁流变阻尼器力学非线性基础上,构建了1/4非线性悬架系统精确化模型,包括麦弗逊式悬架动力学模型,磁流变阻尼器多项式数学模型,以及连续随机路面和长坡形凸块路面激励模型。其次,基于车辆行驶路况与动力学性能需求映射关系设计了悬架混合阻尼控制算法,并对比分析了获取控制算法所需状态变量方法的优缺点,在此基础上设计了一种基于微分几何理论的反馈线性化卡尔曼观测器(FLKO)以获取悬架状态变量。同时,采用Matlab/Simulink对包含状态观测的半主动悬架系统进行仿真分析,离线验证了控制算法的有效性,为悬架控制器V-cycle开发奠定了理论基础。然后,完成了以芯片STM32F103VET6为微控制单元(MCU)的悬架控制器(ECU)开发,包括应用层控制算法/底层驱动程序的C代码编写和ECU硬件电路板制作。并基于x PC-Target平台搭建了半实物仿真系统对ECU进行硬件在环测试,测试结果表明,离线仿真与硬件在环的各项悬架动力学性能指标均方根值误差均在5%以内,验证了ECU工作时的可靠性、实时性和功能性。最后,基于某款车型前悬开发了1/4悬架测控试验平台,对磁流变半主动悬架ECU进行台架试验,试验结果表明,相比被动悬架系统,磁流变半主动悬架系统能够显着改善车辆动力学性能,从而验证了所设计的控制算法以及所开发的悬架ECU的有效性与可行性。
张佳辉[7](2020)在《车辆空气悬架电子控制系统研究与开发》文中认为车辆空气悬架系统作为空气悬架控制策略具体的应用对象,其电控系统的设计与开发是现如今成熟的空气悬架控制策略研究背景下急需发展的方向之一。然而,在实际车辆行驶过程中,空气悬架的在线优化控制较为困难。因此,本文为了兼顾鲁棒性和在线控制周期,提出了基于区间的分层动态控制策略。同时结合本实验室现有电子技术条件进行分层的空气悬架电控系统硬、软件设计与开发。最后,以本实验室现有改装车辆为研究应用对象,进行了整车道路实验。本文主要的研究内容如下:(1)以提高车辆综合控制性能为目标,首先完成对控制需求及控制策略的可行性分析,并结合本实验室前人研究经验,建立附加气室式空气悬架系统数学模型及仿真模型,提出了车辆高度控制策略,同时设计了PID控制器及自适应差分进化算法(Adaptive differential evolution,A-DE)控制器。以本实验室改装车辆为例,分别对PID控制及A-DE控制以及无控制的空气悬架系统进行多工况车辆性能仿真实验,仿真结果表明:在低速工况下,以提高行驶平顺性为目标,A-DE控制相较PID控制在车身质心处垂直加速度均方根值降低了1.56%;高速工况下,以降低轮胎动载荷为控制目标,A-DE控制相较PID控制四轮轮胎动载荷均方根平均值约降低了11.01%。因此,结合实际驾车习惯及相关法律法规,提出了基于区间的分层动态控制策略为后续控制软件设计提供基础。(2)结合实验室现有技术条件,以STM32F103ZET6单片机为核心,进行了分层的空气悬架电子控制系统硬件设计与开发,包括:最小系统电路、上下层信号处理电路、CAN通讯电路、下层驱动电路以及其他功能电路。并完成控制器的PCB-Layout设计与制作。(3)在完成硬件开发的基础上,利用MDK5开发工具,并结合Simulink/RTW自动代码生成技术,设计了分层电子控制系统软件,主要包括:上下层系统主程序、初始化程序、CAN通讯模块、分层控制策略程序、车高控制程序及步进电机驱动程序等。并在程序编译后下载到本文设计的控制器中,完成分层电子控制系统基础功能测试。(4)以本实验室改装车辆为实验应用对象,进行了静态车高控制实验及整车道路实验,实验结果表明:尽管改装后车辆的人体主观感受没有达到非常理想的状态,但仍然从比较不舒服提升为有些不舒服,考虑到车辆本身及测量误差等不可控因素的存在,本文设计的空气悬架电子控制系统的具有较好的稳定性、可靠性及控制性能。
于文浩[8](2020)在《车辆互联空气悬架系统协同控制方法研究》文中研究说明空气悬架具有理想的变刚度特性以及车身高度可调的优点,在车辆领域应用日益广泛。而互联空气悬架是空气悬架衍生结构之一,具有更优良的隔振、消扭能力,对进一步提升车辆平顺性和操纵稳定性具有重要意义。传统互联空气悬架多结构协同控制策略多从各可控结构的参数变化对整车性能的影响出发,探索不同工况下各可控结构的最优参数组合,但大多止步于阻尼与车身高度或阻尼与互联状态的协同控制,而对互联与车身高度的协同控制束手无策。针对传统控制策略在互联空气悬架多可控结构协同控制上的不足,本文提出基于模型预测控制的互联空气悬架协同控制策略,以整车综合性能最优为目标求解最优悬架力,并通过悬架系统中的多可控结构生成最优悬架力,实现互联空气悬架多可控结构的协同控制,为进一步提升车辆悬架性能和多可控结构协同提供了理论基础和实现途径。首先,从气体交换角度阐释了互联空气悬架的工作原理。结合变质量气体热力学、流体力学构建了空气弹簧、互联管路和储气罐模型;在考虑路面左右相干性和后轮激励相对前轮激励的滞后性基础上构建了基于白噪声生成的路面激励模型;结合悬架研究中的7自由度整车模型构建了互联空气悬架整车非线性动力学仿真模型。为简化控制器设计,对空气弹簧、互联管路及阻尼减振器进行线性化操作。以现有实车为基础,基于Arduino开源软硬件平台搭建了整车信息采集系统,以实车试验方式验证了所建仿真模型的准确性,为开展互联空气悬架的协同控制研究打下了基础。其次,结合最优控制思想,创新性地提出基于模型预测控制的互联空气悬架协同控制策略。以整车综合性能为目标构建相应成本函数,再以各可控结构所能生成的悬架力为依据计算状态量约束条件,最终利用遗传算法对目标函数中的权重进行优化,完成模型预测控制器的设计。以真实可测的状态量为输入,模型预测控制器所需状态量为输出,设计了用于非线性和线性整车模型的无迹卡尔曼观测器和H∞观测器。仿真结果表明,所设计的观测器能够根据可测量的状态量较精确的估算出整车状态量,同时在以力反馈的形式对悬架进行控制下,所设计的模型预测控制器与非协同控制策略相比整车行驶平顺性提升了7.6%,操纵稳定性提升了6.8%,从根本上保证了各可控结构的协同和最终的控制效果。再次,引入多智能体与博弈理论,以各可控结构为智能体,分析探讨了在共同生成模型预测控制输出的最优悬架力任务中,各智能体的约束、成本和博弈关系。阐明了当前研究中所采用的纳什均衡求解的迭代最佳响应与库恩塔克约束条件法在求解该问题的不足,首次提出了以能耗最优为目标的悬架力分配方法。首次解决了车高与互联的固有矛盾,划分了互联与车高智能体的责任范围,将生成最优悬架力任务离散化,寻找生成当前单位悬架力增量下能耗最低的智能体并将该任务分配给该智能体,最终由各智能体任务累计值确定最终的最优悬架力生成任务的分配结果。仿真结果表明,所提的悬架力分配方法能够较好的完成最优悬架力分配任务,在化解了互联与车高智能体的根本矛盾的基础上,保证了各智能体产生的悬架力与最优悬架力的一致性;该分配方法与模型预测控制器配合实现了互联空气悬架系统多可控结构的协同控制,与传统控制策略相比,在A至E级路面,不同车速下,系统能耗降低了73%~80%,同时行驶平顺性提升了4%~61%,操纵稳定性提升了6%~56%。最后,基于树莓派硬件平台与MATLAB/Simulink硬件在环仿真环境,搭建了基于树莓派3B+的硬件在环仿真平台。从验证控制策略的可行性与控制器实时性两方面着手,给出了相应的硬件连接方式和软件配置方法,并对树莓派系统进行了相应配置。研究探索了不同数据类型对树莓派控制器输出数据的精度和控制效果的影响,分析了在不同采样时间、预测时域和控制时域参数对硬件在环仿真时长的影响。硬件在环仿真结果证明了所提控制策略在树莓派硬件平台上实现的可行性以及树莓派控制器的有效性。基于整车信息采集系统与树莓派控制器开展了互联与车身高度协同控制的实车试验,试验结果表明所用树莓派控制器能较好的完成互联与车身高度的协同控制,提升互联空气悬架性能。实车试验结果表明,采用所提的协同控制与非协同控制相比,直线行驶时行驶平顺性可提升34%,阶跃激励下振动幅值可减小20%,上下坡及转弯工况下车身俯仰角减小21%,车身侧倾角减小39%。
丁仁凯[9](2020)在《混合电磁主动悬架全路况节能机理与智能切换控制研究》文中认为悬架系统是汽车的关键子系统,用于传递车身和车轮之间的力和力矩,缓和冲击、衰减振动,关系到汽车的舒适性、安全性等动力学性能。相较于被动/半主动悬架,主动悬架能够根据行驶路况动态调节系统阻尼与刚度,具备最佳的动力学控制效果。现有的主动悬架结构体系中,液电式主动悬架与空气主动悬架始终受限于执行器的固有特性,普遍存在能耗高、响应滞后、可控带宽小等共性问题,线性电磁主动悬架虽然能够极大地缩短系统响应时间、扩大系统控制带宽,但同样无法有效解决高能耗的难题。因此,降低线性电磁主动悬架系统能耗已成为车辆工程领域的研究热点。本文以国家自然科学基金面上项目“主动馈能混合悬架多模式切换系统动态建模与协调监督控制”(项目编号:51575240)为支撑,以集成直线电机与磁流变阻尼器的混合电磁作动器作为解决线性电磁主动悬架系统能耗的潜在方案,采用系统建模、仿真分析和试验研究相结合的方法,以关键问题的机理探索和抽象建模为核心,对混合电磁主动悬架全路况节能机理、节能方法等问题进行深入研究。首先,鉴于不同行驶路况下动力学性能需求不同会导致节能控制方式有所差异的问题,构建了包含结构非线性的1/4麦弗逊被动悬架系统模型,分析了不同行驶路况下被动悬架动力学性能的变化趋势,并通过台架测试验证了理论分析的合理性。在此基础上确定了不同行驶路况下混合电磁主动悬架的控制目标(包括整体控制目标与瞬态控制目标),得到了行驶路况与动力学性能需求的映射关系,提出了以路面等级与系统状态变量作为切换条件的全路况快-慢切换思想,为探求全路况混合电磁主动悬架系统节能奠定了基本前提。然后,根据行驶路况与混合电磁主动悬架动力学性能需求的映射关系,以改进天棚控制策略为例,基于改进天棚“混合阻尼”与混合电磁作动器“混合结构”的匹配特性,初步阐述了被动阻尼对混合电磁主动悬架系统能耗(电功率)的调节机理。设计了满足不同行驶路况动力学性能需求的LQR控制策略,分析了不同性能需求下系统能耗的敏感因素,揭示了被动阻尼对系统动力学性能和系统能耗的影响规律,得到了不同行驶路况下被动阻尼力的分配机制,给出了系统节能的一般性结论,并试制了混合电磁作动器,进行了对比台架测试,验证了理论分析的正确性。随后,基于实现混合电磁主动悬架全路况系统节能就是进行不同行驶路况下控制参数切换(被动控制参数与主动控制参数)这一本质特征,提出了一种适用于可控悬架、结合多传感器信息融合、考虑多未知输入的路面高程/等级与悬架系统状态变量共同估计方法。设计了包含路面功率谱密度估计和路面功率谱密度均方根值计算的路面等级分类方法,仿真分析了不同工况下路面高程估计方法与路面等级分类方法的准确性;基于MTS320轮胎耦合道路模拟机重构了实际路面高程信息,通过台架试验验证了路面高程估计方法和路面等级分类方法在估计实际路面高程与等级方面的有效性,为混合电磁主动悬架控制参数的合理切换(快/慢切换)提供了必要条件。最后,在获取混合电磁主动悬架全路况节能机理与系统节能方法(根据路面等级以及系统状态响应切换控制参数),以及路面等级与系统状态响应估计方法的基础上,确定了智能切换系统控制架构,细化了切换逻辑,分析了切换系统稳定性,优化了系统控制参数,进行了混合电磁主动悬架综合性能对比测试并验证了其优越性。理论分析与试验研究表明:(1)以路面等级与系统状态变量作为切换条件的全路况快-慢切换思想能够满足全路况动力学性能需求。具体地,相较于被动悬架,混合电磁主动悬架在以操纵稳定性为整体控制目标的B级路面下,悬架动挠度和车轮动载荷分别降低了21.5%和1.75%;以兼顾乘坐舒适性和操纵稳定性为整体控制目标的的C级路面下,车身加速度、悬架动挠度与车轮动载荷分别降低了17.5%、9.1%与5.8%;以乘坐舒适性为整体控制目标的D级路面下,车身加速度和悬架动挠度分别降低了18.7%和8.3%。(2)进行不同行驶路况下的被动阻尼力的合理分配能够有效降低相应动力学性能需求下的系统能耗。具体地,相较于线性电磁主动悬架,混合电磁主动悬架在B级、C级和D级路面下的系统能耗分别降低了83.6%、73.4%和79.4%。(3)对路面高程/等级与系统状态变量的精确估计能够确保全路况控制参数的智能切换,从而使得混合电磁主动悬架在获得相同动力学控制效果的基础上有效降低系统能耗,提升系统综合性能。
林聪[10](2020)在《基于电磁直线作动器的智能悬架自适应控制策略研究》文中认为主动悬架通过作动器对悬架系统进行实时主动控制,相较于被动和半主动悬架可以更有效地改善车辆动态性能。智能汽车环境感知技术的飞速发展,为智能悬架适应不同路面工况,进一步改善车辆综合动态性能提供了契机。本文以集成式电磁直线作动器的智能悬架作为研究对象,利用路面识别技术获取路面等级信息,进而对悬架系统开展不同路面等级、不同车速范围下的自适应控制策略研究。首先,基于某SUV车型前悬架的具体参数,建立1/4车辆悬架系统动力学模型及路面输入模型,为路面识别技术以及在此基础上的智能悬架自适应控制策略研究打下基础。通过对电磁直线作动器的结构及工作原理的详细介绍,并对作动器样机进行台架测试得到电磁推力与输入电流间的关系,建立了电磁直线作动器的数学模型。然后,基于车辆动态响应进行路面识别技术的研究。提出了基于NARX神经网络识别路面不平度的方法,采集1/4车辆悬架系统的悬架动挠度、车身质心加速度以及车轮振动加速度响应信号,作为NARX神经网络的输入数据,将对应的路面不平度作为输出数据,在MATLAB软件中编写相应的程序,实现对不同等级路面不平度的有效识别。随后,提出了基于实际天棚算法的智能悬架控制策略,通过建立MATLAB与ADAMS的联合仿真模型,确定了不同路面等级、不同车速范围下最优天棚阻尼系数。结合路面识别技术,利用Simulink/Stateflow进行了多阻尼模式切换控制系统的设计,并通过随机路面工况验证了多阻尼模式系统的有效切换及实际天棚算法对智能悬架的有效控制,实现了路面信息与悬架控制有效结合。最后,基于d SPACE进行了1/4车辆悬架系统硬件在环仿真试验,验证了本文提出的实际天棚阻尼控制算法对改善车辆综合动力学性能的有效性。
二、动载荷智能数据实时采集系统开发及其应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、动载荷智能数据实时采集系统开发及其应用(论文提纲范文)
(1)近直立煤层群综放开采冲击地压机理及预警技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 论文研究来源 |
1.2 研究背景与意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 冲击地压理论研究现状 |
1.3.2 动载诱冲机制研究现状 |
1.3.3 大倾角煤层冲击地压机理研究现状 |
1.3.4 冲击地压监测预警研究现状 |
1.4 需进一步研究的问题 |
1.5 主要研究内容及方法 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 研究方法及技术路线 |
2 近直立煤层群冲击地压显现特征及诱冲因素研究 |
2.1 近直立煤层群地质及开采技术条件 |
2.2 近直立煤层群冲击地压显现特征 |
2.2.1 典型冲击地压事件 |
2.2.2 近直立煤层群冲击地压破坏特征 |
2.3 近直立煤层群冲击地压诱冲因素分析 |
2.3.1 冲击前后微震活动特征 |
2.3.2 冲击前后应力场演变特征 |
2.3.3 地表及围岩破坏特征 |
2.3.4 冲击地压诱冲因素总结 |
2.4 本章小结 |
3 近直立煤层群开采静载应力分布规律研究 |
3.1 模型构建与模拟方案 |
3.1.1 数值模型 |
3.1.2 模拟研究方案 |
3.2 覆岩运移及煤岩应力场演化规律 |
3.2.1 近直立煤层群围岩应力场分布特征 |
3.2.2 近直立煤层群覆岩运移规律 |
3.2.3 工作面开采过程中采动应力分布特征 |
3.3 采空区充填材料力学性质对覆岩运移及应力场分布影响 |
3.3.1 应力场随充填材料力学性质的变化特征 |
3.3.2 覆岩运移随充填材料力学性质的变化规律 |
3.3.3 采空区不同充填材料力学性质下煤岩体塑性破坏特征 |
3.4 侧压力系数对覆岩运移及应力场分布影响 |
3.4.1 应力场随侧压力系数的变化特征 |
3.4.2 覆岩运移随侧压力系数的变化规律 |
3.5 煤层倾角对覆岩运移及应力场分布影响 |
3.5.1 应力场随煤层倾角变化 |
3.5.2 失稳破坏强度随煤层倾角变化 |
3.5.3 煤体运移规律随煤层倾角变化 |
3.6 本章小结 |
4 近直立煤层群动载诱冲作用规律研究 |
4.1 煤岩体破裂震动位移场 |
4.2 动载源处理及震动波形拆分 |
4.2.1 震动波辐射模式设定 |
4.2.2 诱发近直立煤层群冲击地压的典型震动波计算和校准 |
4.2.3 基于同步压缩变换的震动波形拆分 |
4.3 动载模拟方案和损伤评估方法 |
4.3.1 冲击地压背景和破坏特征 |
4.3.2 动载计算模型构建和赋值 |
4.3.3 模型边界条件设置 |
4.3.4 震动波加载方法 |
4.3.5 冲击地压损伤评估方法 |
4.4 近直立煤层群动载诱冲数值模拟结果 |
4.4.1 震动波在煤岩介质中的传播特征 |
4.4.2 震动波引起的围岩动态响应 |
4.4.3 近直立煤层群巷道围岩的损伤特征 |
4.4.4 动载作用下巷道围岩损伤评估 |
4.5 本章小结 |
5 近直立煤层群综放充填开采压撬型冲击地压机理研究 |
5.1 近直立煤层群综放充填开采走向岩梁受力分析 |
5.1.1 煤层群采空区走向充填布置 |
5.1.2 充填条件下基本顶超静定梁分析 |
5.1.3 充填条件下层间岩柱超静定梁分析 |
5.2 “近直立悬顶结构”倾向模型构建及力学分析 |
5.2.1 悬顶结构力学模型构建及受力分析 |
5.2.2 悬顶结构能量分布及影响因素分析 |
5.2.3 悬顶破裂诱冲能力分析 |
5.3 “近直立岩柱结构”倾向模型构建及力学分析 |
5.3.1 悬空岩柱力学模型构建及受力分析 |
5.3.2 悬空岩柱能量分布及影响因素分析 |
5.4 覆岩结构弹性能释放诱发动载扰动分析 |
5.5 近直立煤层群开采冲击地压机理分析 |
5.5.1 悬顶挤压效应和破裂诱发冲击地压 |
5.5.2 岩柱撬转破裂诱冲机理 |
5.5.3 压撬效应耦合冲击地压机理 |
5.6 本章小结 |
6 近直立煤层群冲击地压多指标集成预警方法及工程验证 |
6.1 近直立煤层群综放充填开采冲击危险多指标集成预警原理 |
6.2 冲击地压危险前兆信息响应特征及指标体系 |
6.2.1 监测系统布置 |
6.2.2 冲击危险预警指标时序前兆特征分析 |
6.2.3 冲击危险预警指标空间前兆特征分析 |
6.2.4 冲击危险预警指标体系 |
6.3 冲击地压危险多指标集成预警模型 |
6.3.1 集成预警技术架构 |
6.3.2 集成预警模型构建 |
6.4 多指标集成预警模型工程验证 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)基于磁流变阻尼器的1/4车辆半主动悬架系统混合控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 磁流变液的特性 |
1.2.1 磁流变液 |
1.2.2 磁流变液的流变特性 |
1.2.3 磁流变阻尼器的工作原理 |
1.2.4 磁流变阻尼器的工作模式 |
1.3 磁流变半主动悬架系统研究现状 |
1.3.1 悬架系统研究概述 |
1.3.2 国内外磁流变半主动悬架研究现状 |
1.4 磁流变半主动悬架控制策略研究概述 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 磁流变阻尼器力学模型 |
2.1 MRD的力学模型 |
2.1.1 伪静力模型 |
2.1.2 参数模型 |
2.1.3 非参数模型 |
2.2 MRD的动力特性实验 |
2.3 改进的双曲正切模型参数辨识 |
2.4 本章小结 |
第三章 1/4车辆半主动悬架系统动力学模型建立及分析 |
3.1 悬架系统性能评价指标 |
3.2 路面输入模型 |
3.2.1 基于有理函数的白噪声生成法 |
3.2.2 滤波白噪声生成法 |
3.2.3 积分白噪声生成法 |
3.3 1/4车辆半主动悬架系统力学模型 |
3.4 悬架系数对减振效果的影响 |
3.4.1 悬架阻尼系数对减振效果的影响分析 |
3.4.2 刚度对减振效果的影响分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 磁流变1/4车辆半主动悬架模糊控制策略研究 |
4.1 模糊控制策略 |
4.1.1 模糊控制基本思想 |
4.1.2 模糊控制原理 |
4.1.3 半主动悬架模糊控制器设计 |
4.2 模糊控制仿真结果分析 |
4.3 PID控制策略 |
4.3.1 PID控制基本思想 |
4.3.2 PID控制策略 |
4.4 模糊PID控制策略 |
4.4.1 模糊PID控制思想 |
4.4.2 模糊PID控制原理 |
4.4.3 模糊PID控制器设计 |
4.5 模糊PID控制仿真结果分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 磁流变1/4车辆半主动悬架模糊LQG控制策略研究 |
5.1 LQG控制策略 |
5.1.1 LQG控制算法 |
5.1.2 LQG半主动控制器设计 |
5.2 模糊LQG控制策略 |
5.2.1 模糊LQG半主动控制器 |
5.2.2 模糊LQG半主动控制器设计 |
5.3 模糊LQG控制仿真结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
个人简历 在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
(3)考虑相位补偿的半主动悬架控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究研究现状 |
1.2.1 电控减振器产品开发现状 |
1.2.2 电控悬架的应用现状 |
1.2.3 悬架半主动控制算法研究 |
1.3 论文研究内容与技术路线 |
第2章 半主动悬架建模与分析 |
2.1 引言 |
2.2 路面激励建模 |
2.2.1 单凸块路面 |
2.2.2 扫频正弦路面 |
2.2.3 随机路面 |
2.3 悬架振动特性分析 |
2.3.1 半主动悬架的控制性能指标 |
2.3.2 悬架振动的非线性频域分析 |
2.3.3 二自由度车辆振动模型说明 |
2.4 阻尼可控减振器建模 |
2.4.1 减振器建模概述 |
2.4.2 UniDamper减振器模型 |
2.4.3 减振器响应特性动力学模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 考虑相位补偿的改进ADD控制算法 |
3.1 引言 |
3.2 经典半主动控制策略的能量流分析 |
3.2.1 四分之一半主动悬架的能量传递定义 |
3.2.2 SH控制 |
3.2.3 ADD及相近控制 |
3.2.4 Mixed SH-ADD控制 |
3.3 SH及 ADD控制的相频特性分析 |
3.4 面向全频域的改进ADD控制算法 |
3.4.1 考虑相位补偿的改进ADD控制算法 |
3.4.2 基于力元模型下的控制算法频响分析 |
3.4.3 不同传递函数下相位补偿特性分析 |
3.5 多种半主动悬架控制方法仿真分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 全频域内的最佳混合控制算法 |
4.1 引言 |
4.2 GH控制分析 |
4.2.1 两种GH控制介绍 |
4.2.2 两种GH控制逻辑的相频特性分析 |
4.2.3 考虑相位补偿的改进GH控制策略 |
4.2.4 仿真验证 |
4.3 全频域内的最佳混合控制策略研究 |
4.3.1 Hybird控制 |
4.3.2 全频域最佳混合控制 |
4.3.3 考虑悬架硬约束的H∞鲁棒控制 |
4.3.4 仿真验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 考虑减振器响应特性的滑模控制算法 |
5.1 引言 |
5.2 减振器的响应特性及测试 |
5.2.1 电磁系统闭环控制特性分析 |
5.2.2 阻尼可调减振器总体响应特性测试 |
5.2.3 响应时间的特性及影响因素分析 |
5.3 考虑减振器特性的控制架构设计 |
5.3.1 控制算法的振颤分析 |
5.3.2 考虑减振器模型的控制架构设计 |
5.4 基于理想MADD参考模型的滑模控制 |
5.4.1 理想MADD参考模型介绍 |
5.4.2 MADD参考模型的滑模控制 |
5.4.3 仿真验证 |
5.5 本章小结 |
第6章 减振器HiL试验台开发与算法验证 |
6.1 引言 |
6.2 减振器HiL试验台设计 |
6.2.1 减振器HiL试验台工作原理 |
6.2.2 示功机的跟随特性测试 |
6.2.3 悬架运动-动力学建模 |
6.3 减振器HiL试验性能验证 |
6.4 半主动悬架控制算法的HiL验证 |
6.4.1 改进ADD控制算法验证 |
6.4.2 最佳混合控制算法验证 |
6.4.3 参考模型的滑模控制验证 |
6.5 本章小结 |
第7章 全文总结和展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 论文创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(4)半主动悬架硬件在环仿真平台关键技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 论文的背景及意义 |
1.2 半主动悬架研究现状 |
1.2.1 半主动悬架的分类 |
1.2.2 磁流变半主动悬架国内外研究现状 |
1.3 硬件在环仿真国内外研究现状 |
1.4 半主动悬架控制算法研究现状 |
1.5 本文的主要研究内容 |
1.5.1 本论文研究方案 |
1.5.2 本文的主要内容 |
2 半主动悬架硬件在环仿真平台设计和选型 |
2.1 总体结构 |
2.2 主体结构设计和校核 |
2.2.1 龙门架刚度分析 |
2.2.2 龙门架模态分析 |
2.3 磁流变减振器特性试验 |
2.3.1 试验设备介绍 |
2.3.2 试验结果分析 |
2.4 电磁激振器 |
2.4.1 振动台 |
2.4.2 电磁式激振器的控制 |
2.5 实时控制器选型 |
2.6 传感器的选用 |
2.7 本章小结 |
3 基于CarSim/Simulink的整车动力学联合仿真 |
3.1 Carsim整车模型 |
3.1.1 整车模型分类 |
3.1.2 CarSim简介 |
3.2 Carsim仿真工况 |
3.2.1 车辆模型建立 |
3.2.2 仿真工况设置 |
3.3 Carsim三维路面模型 |
3.3.1 路面不平度的表示方法 |
3.3.2 B级路面不平度数据的获取 |
3.3.3 B级三维路面模型 |
3.3.4 搓板路三维模型 |
3.3.5 扭曲路三维模型 |
3.4 CarSim与 Simulink联合仿真方法 |
3.5 本章总结 |
4 自适应控制器应用于电磁式激振器的研究 |
4.1 自适应控制的基本概念 |
4.2 最小方差自校正控制器 |
4.2.1 最优预测模型 |
4.2.2 最小方差控制 |
4.2.3 递推最小二乘参数辨识 |
4.2.4 最小方差自校正控制器算法步骤 |
4.3 最小方差自校正控制器仿真研究 |
4.3.1 Lab VIEW简介 |
4.3.2 最小方差自校正控制器在Lab VIEW中实现 |
4.3.3 仿真结果 |
4.4 本章总结 |
5 基于Carsim/Simulink整车联合仿真的半主动悬架控制方法研究 |
5.1 悬架系统性能评价指标 |
5.1.1 车身加速度 |
5.1.2 悬架动挠度 |
5.1.3 轮胎动载荷 |
5.2 半主动悬架控制算法及其优化 |
5.2.1 Sky Hook on-off控制 |
5.2.2 加速度驱动阻尼(ADD) |
5.2.3 SH-ADD控制 |
5.3 CarSim/Simulink平台搭建 |
5.4 最优天棚系数确定 |
5.5 半主动悬架控制算法仿真试验 |
5.5.1 在B级随机路面的整车仿真 |
5.5.2 在搓板路面的整车仿真 |
5.5.3 在扭曲路面的整车仿真 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究生成果 |
学位论文数据集 |
(5)基于路面识别的磁流变半主动悬架切换控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外发展现状 |
1.2.1 磁流变半主动悬架发展现状 |
1.2.2 可控悬架控制理论发展现状 |
1.3 研究中存在的主要问题 |
1.4 本课题的提出 |
1.4.1 基于路面识别的半主动悬架控制方法 |
1.4.2 路面识别技术发展现状 |
1.4.3 研究方法 |
1.4.4 主要研究内容 |
第二章 磁流变半主动悬架系统动力学模型 |
2.1 1/4 半主动悬架系统垂向动力学模型 |
2.2 磁流变阻尼器力学模型 |
2.2.1 磁流变阻尼器模型简介 |
2.2.2 磁流变阻尼器速度-力特性研究 |
2.2.3 磁流变阻尼器多项式模型建立 |
2.3 路面激励模型 |
2.3.1 连续随机路面模型 |
2.3.2 离散凸块路面模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于车辆动态响应的路面识别技术 |
3.1 基于动态响应的路面高程估计 |
3.1.1 基于系统传递函数的悬架逆模型 |
3.1.2 基于自适应神经模糊网络的悬架逆模型 |
3.2 基于动态响应的路面等级识别 |
3.2.1 路面位移功率谱密度估计 |
3.2.2 基于离散信号的功率谱密度均方根值计算 |
3.3 敏感度分析 |
3.4 仿真分析 |
3.4.1 路面高程估计方法仿真分析 |
3.4.2 路面等级识别方法仿真分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 磁流变半主动悬架切换控制研究 |
4.1 天棚控制方法 |
4.1.1 理想天棚控制模型 |
4.1.2 等效天棚控制模型 |
4.2 半主动悬架切换控制方法 |
4.2.1 切换控制原理 |
4.2.2 不同行驶工况控制目标确定 |
4.3 控制参数确定 |
4.3.1 控制参数优化算法设计 |
4.3.2 控制参数优化结果 |
4.4 仿真分析 |
4.4.1 半主动悬架控制系统总体架构 |
4.4.2 随机路面序列仿真分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 磁流变半主动悬架硬件在环试验研究 |
5.1 试验仪器及设备 |
5.2 试验方案 |
5.3 试验结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结及创新点 |
6.2 前景展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间参加的科研项目、发表的论文与申请的专利 |
(6)基于反馈线性化卡尔曼观测器的磁流变半主动悬架控制器设计与试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 悬架状态观测器研究现状 |
1.2.2 控制算法研究现状 |
1.2.3 悬架控制器开发研究现状 |
1.3 研究中存在的主要问题 |
1.4 本文研究内容 |
第二章 非线性悬架系统建模 |
2.1 麦弗逊式悬架动力学建模 |
2.1.1 1/4悬架模型基本分析 |
2.1.2 1/4悬架动力学模型建立 |
2.2 磁流变阻尼器力学模型构建 |
2.2.1 磁流变阻尼器力学模型构建方法 |
2.2.2 磁流变阻尼器特性试验 |
2.2.3 磁流变阻尼器分式多项式模型 |
2.2.4 磁流变阻尼器模型精度验证 |
2.3 路面激励模型 |
2.3.1 随机路面激励模型 |
2.3.2 脉冲路面激励模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于状态观测的悬架半主动控制算法设计 |
3.1 磁流变半主动悬架系统控制架构 |
3.2 半主动悬架控制算法设计 |
3.2.1 混合阻尼控制算法及参数优化 |
3.2.2 磁流变阻尼器驱动电流PI控制算法 |
3.2.3 悬架状态变量获取方法分析 |
3.3 1/4 非线性半主动悬架卡尔曼状态观测器设计 |
3.3.1 基于微分几何的反馈线性化理论 |
3.3.2 半主动悬架系统可观测性验证 |
3.3.3 系统反馈线性化公式推导 |
3.3.4 反馈线性化卡尔曼观测器设计 |
3.3.5 卡尔曼观测器仿真分析 |
3.4 包含状态观测的磁流变半主动控制算法离线验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 悬架ECU开发及硬件在环仿真 |
4.1 基于STM32F103VET6 的悬架ECU开发 |
4.1.1 STM32F103VET6 功能介绍 |
4.1.2 ECU硬件设计 |
4.1.3 ECU软件设计 |
4.2 基于xPC-Target的 ECU硬件在环仿真系统 |
4.2.1 xPC-Target构架 |
4.2.2 系统总体方案 |
4.2.3 系统有效性验证 |
4.3 硬件在环仿真与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 ECU台架验证与分析 |
5.1 1/4 悬架测控试验平台开发 |
5.1.1 1/4 麦弗逊式悬架台架搭建 |
5.1.2 台架测控系统组成 |
5.2 台架试验 |
5.2.1 试验方案设计 |
5.2.2 试验结果分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间参加的科研项目及学术成果 |
(7)车辆空气悬架电子控制系统研究与开发(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 空气悬架系统研究现状 |
1.2.2 电子控制系统研究现状 |
1.2.3 当前研究中存在的问题 |
1.3 本文的主要研究内容及章节安排 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 章节安排 |
第2章 附加气室式电控空气悬架系统控制策略研究 |
2.1 附加气室式空气悬架系统结构 |
2.2 电子控制空气悬架系统控制策略分析 |
2.3 附加气室式空气悬架系统模型建立 |
2.3.1 附加气室式空气弹簧系统模型 |
2.3.2 七自由度整车模型 |
2.3.3 路面模型 |
2.4 车辆高度控制策略设计 |
2.4.1 目标高度设定 |
2.4.2 启停车高控制模块设计 |
2.4.3 行驶车高控制模块设计 |
2.5 直线行驶工况下车辆空气悬架控制器设计 |
2.5.1 悬架评价性能分析 |
2.5.2 基于PID的车辆悬架控制器设计 |
2.5.3 基于自适应差分算法的车辆悬架控制器设计 |
2.6 基于区间的车辆空气悬架分层动态控制策略设计 |
2.6.1 车辆悬架PID控制器及A-DE控制器仿真研究 |
2.6.2 车辆悬架分层动态控制器设计 |
2.7 本章小节 |
第3章 分层的空气悬架电子控制系统硬件设计 |
3.1 分层电子控制系统整体方案设计 |
3.2 控制芯片选择 |
3.3 最小系统电路设计 |
3.3.1 电源电路设计 |
3.3.2 晶振时钟电路设计 |
3.3.3 复位电路设计 |
3.3.4 下载调试电路设计 |
3.4 信号处理电路设计 |
3.4.1 车速信号电路设计 |
3.4.2 车身垂直加速度信号电路设计 |
3.4.3 压力信号电路设计 |
3.4.4 高度信号电路设计 |
3.5 CAN通讯电路设计 |
3.6 驱动电路设计 |
3.6.1 电磁阀驱动电路设计 |
3.6.2 步进电机驱动电路设计 |
3.7 其他功能电路设计 |
3.7.1 信号指示电路设计 |
3.7.2 功能按键电路设计 |
3.7.3 启停信号电路设计 |
3.8 抗干扰设计 |
3.9 本章小结 |
第4章 空气悬架分层电子控制系统软件设计 |
4.1 系统功能结构 |
4.2 系统主程序设计 |
4.3 系统初始化程序设计 |
4.3.1 通用I/O口初始化设计 |
4.3.2 ADC初始化设计 |
4.3.3 定时器初始化设计 |
4.4 CAN通讯模块设计 |
4.4.1 CAN初始化配置 |
4.4.2 发送函数设计 |
4.4.3 接收函数设计 |
4.5 基于Simulink/RTW的控制策略程序设计 |
4.5.1 上层系统控制策略程序设计 |
4.5.2 下层系统控制程序设计 |
4.6 车高控制程序设计 |
4.6.1 车高调节程序设计 |
4.6.2 车高中断服务函数设计 |
4.7 步进电机驱动控制程序设计 |
4.7.1 定时器启动函数设计 |
4.7.2 相对定位函数设计 |
4.7.3 驱动函数程序设计 |
4.8 本章小结 |
第5章 空气悬架分层电子控制系统实验研究 |
5.1 实验目的 |
5.2 实验设备 |
5.2.1 试验车辆改装 |
5.2.2 实验传感器 |
5.2.3 分层电子控制器 |
5.2.4 平顺性试验信号采集设备 |
5.3 实验方案 |
5.3.1 实验条件 |
5.3.2 静态车高控制实验方法 |
5.3.3 整车道路实验方法 |
5.4 实验结果及分析 |
5.4.1 静态车高实验结果及分析 |
5.4.2 平顺性实验结果及分析 |
5.5 本章小节 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间参与的科研项目及科研成果 |
致谢 |
(8)车辆互联空气悬架系统协同控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景 |
1.3 研究意义 |
1.4 互联空气悬架系统概述 |
1.4.1 互联空气悬架系统构成及其结构 |
1.4.2 悬架系统性能与评价 |
1.5 互联空气悬架系统控制发展与现状 |
1.5.1 阻尼控制发展与现状 |
1.5.2 车身高度控制发展与现状 |
1.5.3 互联状态控制发展与现状 |
1.5.4 互联空气悬架协同控制发展与现状 |
1.6 研究内容与研究思路 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 研究思路 |
第二章 互联空气悬架整车建模 |
2.1 互联空气弹簧系统建模 |
2.1.1 互联空气弹簧系统工作原理 |
2.1.2 空气弹簧非线性动力学建模 |
2.1.3 互联管路非线性动力学建模 |
2.1.4 储气罐动力学建模 |
2.2 可调阻尼减振器原理与建模 |
2.2.1 可调阻尼器减振器工作原理 |
2.2.2 减振器特性分析与建模 |
2.3 路面随机激励建模 |
2.3.1 谐波叠加法 |
2.3.2 滤波白噪声生成法 |
2.3.3 四轮路面随机激励建模 |
2.4 互联空气悬架整车动力学建模 |
2.4.1 互联空气悬架整车非线性模型 |
2.4.2 互联空气悬架整车模型线性化 |
2.5 整车动力学模型验证 |
2.5.1 试验样车信号采集系统 |
2.5.2 模型试验验证 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于MPC的协同控制器和整车观测器设计 |
3.1 最优控制理论简介 |
3.1.1 最优控制的前提条件 |
3.1.2 LQR控制简介 |
3.1.3 MPC控制简介 |
3.2 MPC控制器设计 |
3.2.1 控制目标与成本函数 |
3.2.2 约束条件 |
3.2.3 权重分配及优化 |
3.3 整车状态观测器设计 |
3.3.1 无迹卡尔曼观测器 |
3.3.2 H∞观测器 |
3.3.3 观测器实现及分析 |
3.4 控制器效果及分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 各可控结构动作与多智能体博弈 |
4.1 最优悬架力分配问题分析 |
4.1.1 智能体及其约束和成本 |
4.1.2 智能体的目标及其博弈关系 |
4.2 带约束的多智能体博弈及求解 |
4.2.1 双智能体博弈与迭代最佳响应 |
4.2.2 多智能体博弈与KKT约束 |
4.2.3 能耗最优的悬架力分配 |
4.3 基于MPC的协同控制器效果及仿真分析 |
4.3.1 最优悬架力分配的仿真及效果分析 |
4.3.2 基于MPC的协同控制效果分析 |
4.3.3 系统参数对控制效果的影响分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 互联空气悬架协同控制硬件在环与实车验证 |
5.1 硬件在环简介 |
5.2 基于树莓派的硬件在环 |
5.2.1 树莓派硬件简介 |
5.2.2 基于树莓派的硬件在环Simulink环境 |
5.3 硬件在环的软硬件配置 |
5.3.1 硬件连接的选择与配置 |
5.3.2 软件配置 |
5.4 硬件在环的软硬件设置 |
5.4.1 树莓派硬件设置 |
5.4.2 基于硬件的控制器参数配置 |
5.4.3 实际控制验证与对比 |
5.5 控制策略的部分实车验证 |
5.5.1 整车信号采集系统及控制器调整 |
5.5.2 实车试验环境与结果分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间的主要研究成果 |
参加的科研项目 |
发表的学术论文 |
申请的发明专利 |
附录 |
附录 A |
附录 B |
附录 C |
(9)混合电磁主动悬架全路况节能机理与智能切换控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 电磁悬架系统结构研究现状及存在的问题 |
1.2.1 旋转电机式电磁悬架 |
1.2.2 直线电机式电磁悬架 |
1.2.3 研究存在的问题 |
1.2.4 本文研究内容之一 |
1.3 混合电磁主动悬架节能控制方法研究现状及存在的问题 |
1.3.1 主动悬架控制方法 |
1.3.2 混合电磁主动悬架节能控制方法 |
1.3.3 研究存在的问题 |
1.3.4 本文研究内容之二 |
1.4 路面等级识别方法研究现状及存在的问题 |
1.4.1 系统自主节能与路面等级识别的内在关联 |
1.4.2 路面等级识别方法 |
1.4.3 研究存在的问题 |
1.4.4 本文研究内容之三 |
1.5 本文研究课题概述 |
1.6 主要研究内容与研究方案 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 研究方案与研究思路 |
第二章 混合电磁主动悬架动力学性能需求分析 |
2.1 悬架系统模型 |
2.2 路面激励模型 |
2.2.1 连续随机路面 |
2.2.2 离散凸块路面 |
2.3 动力学性能需求仿真分析 |
2.3.1 动力学性能评价指标 |
2.3.2 行驶路况与动力学性能需求映射关系 |
2.4 动力学性能需求台架测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 混合电磁主动悬架全路况节能机理研究 |
3.1 改进天棚控制策略下的系统能耗对比 |
3.1.1 系统能耗评价指标 |
3.1.2 系统能耗对比 |
3.2 LQR控制策略下的系统能耗敏感度分析 |
3.2.1 LQR控制策略设计 |
3.2.2 系统能耗敏感度分析 |
3.3 一般性节能机理与结构实现 |
3.3.1 节能机理 |
3.3.2 结构实现 |
3.4 试验验证 |
3.4.1 控制系统设计 |
3.4.2 硬件在环测试 |
3.5 本章小结 |
第四章 路面高程及等级识别方法研究 |
4.1 路面高程与系统状态的耦合关系 |
4.2 路面高程观测 |
4.2.1 卡尔曼滤波观测器 |
4.2.2 考虑未知输入的卡尔曼滤波观测器 |
4.3 路面等级分类 |
4.3.1 路面高程功率谱密度估计 |
4.3.2 路面高程功率谱密度均方根值计算 |
4.4 仿真分析 |
4.4.1 路面高程估计方法验证 |
4.4.2 路面等级分类方法验证 |
4.5 试验验证 |
4.5.1 实际路面高程信息重构原理 |
4.5.2 实际路面高程获取 |
4.5.3 台架测试 |
4.6 本章小结 |
第五章 混合电磁主动悬架智能切换控制器设计与综合性能测试 |
5.1 智能切换控制系统架构 |
5.2 切换系统稳定性分析 |
5.2.1 子系统稳定性分析 |
5.2.2 切换系统稳定性分析 |
5.3 控制参数优化 |
5.3.1 整体控制目标下控制参数优化 |
5.3.2 瞬态控制目标下控制参数优化 |
5.4 综合性能测试 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 论文创新点 |
6.3 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间参加的科研项目及学术成果 |
(10)基于电磁直线作动器的智能悬架自适应控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 智能悬架系统发展概述 |
1.2.1 车辆智能悬架系统分类 |
1.2.2 智能悬架国内外研究现状 |
1.3 智能悬架控制理论的发展与现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 智能悬架系统模型与路面模型建立 |
2.1 悬架系统Adams动力学模型建立 |
2.1.1 ADAMS软件概述 |
2.1.2 1/4 车辆悬架动力学模型搭建 |
2.2 电磁直线作动器模型的建立 |
2.2.1 电磁直线作动器的工作原理 |
2.2.2 电磁直线作动器的结构设计 |
2.2.3 电磁直线作动器数学模型的建立 |
2.2.4 电磁智能悬架系统工作原理 |
2.3 路面输入模型 |
2.3.1 路面不平度的空间功率谱密度 |
2.3.2 空间功率谱与时间功率谱函数的转换 |
2.4 悬架系统性能评价指标 |
2.5 本章小结 |
3 基于车辆动态响应的路面识别技术研究 |
3.1 NARX神经网络的基本原理与评价指标 |
3.1.1 神经网络识别路面不平度的步骤 |
3.1.2 NARX神经网络基本原理 |
3.1.3 NARX神经网络MATLAB实现 |
3.1.4 评价指标 |
3.2 NARX神经网络输入输出数据采集 |
3.2.1 联合仿真模型的建立 |
3.2.2 输入数据的采集 |
3.2.3 输出数据的采集 |
3.3 路面不平度的NARX神经网络识别 |
3.4 NARX神经网络的影响因素及应用 |
3.4.1 训练集样点数对识别结果的影响 |
3.4.2 车速对识别结果的影响 |
3.4.3 不同等级路面不平度的识别 |
3.5 本章小结 |
4 基于天棚算法的智能悬架自适应控制策略研究 |
4.1 智能悬架的实际天棚阻尼控制器设计 |
4.1.1 理想天棚控制算法原理及发展 |
4.1.2 实际天棚阻尼控制方法的实现 |
4.1.3 实际天棚阻尼控制联合仿真模型的建立 |
4.1.4 最佳阻尼系数的确定 |
4.1.5 实际天棚控制器控制性能分析 |
4.2 基于路面识别的多阻尼切换控制系统设计 |
4.2.1 阻尼切换控制系统的提出 |
4.2.2 主要切换条件的确定 |
4.2.3 可调阻尼切换控制系统的实现 |
4.3 智能悬架自适应控制策略综合应用分析 |
4.3.1 随机路面工况的建立 |
4.3.2 智能悬架系统综合性能分析 |
4.4 本章小结 |
5 1/4 车辆智能悬架系统硬件在环试验研究 |
5.1 硬件在环仿真试验平台 |
5.1.1 硬件在环仿真试验原理 |
5.1.2 试验平台方案设计 |
5.1.3 试验平台基本组成 |
5.2 试验结果与分析 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、动载荷智能数据实时采集系统开发及其应用(论文参考文献)
- [1]近直立煤层群综放开采冲击地压机理及预警技术研究[D]. 何生全. 北京科技大学, 2021
- [2]基于磁流变阻尼器的1/4车辆半主动悬架系统混合控制策略研究[D]. 徐荣霞. 华东交通大学, 2020(01)
- [3]考虑相位补偿的半主动悬架控制策略研究[D]. 王杨. 吉林大学, 2020(08)
- [4]半主动悬架硬件在环仿真平台关键技术研究[D]. 王奥哲. 北京交通大学, 2020(03)
- [5]基于路面识别的磁流变半主动悬架切换控制研究[D]. 刘伟. 江苏大学, 2020(02)
- [6]基于反馈线性化卡尔曼观测器的磁流变半主动悬架控制器设计与试验研究[D]. 孙东. 江苏大学, 2020(02)
- [7]车辆空气悬架电子控制系统研究与开发[D]. 张佳辉. 江苏科技大学, 2020(03)
- [8]车辆互联空气悬架系统协同控制方法研究[D]. 于文浩. 江苏大学, 2020
- [9]混合电磁主动悬架全路况节能机理与智能切换控制研究[D]. 丁仁凯. 江苏大学, 2020(01)
- [10]基于电磁直线作动器的智能悬架自适应控制策略研究[D]. 林聪. 南京理工大学, 2020(01)