D级轿车磁流变半主动悬架分层协调控制研究

【摘要】随着高速公路网和汽车技术的飞速发展,人们对汽车的平顺性和乘坐舒适性要求越来越高。同时,车辆及相关学科的发展为进一步提高车辆性能提供了可能,磁流变减振器作为多学科产物,突破了传统被动悬架的性能限制,具有响应快、动态范围宽、功耗低、结构简单等特点,可使悬架性能适应不同工况,显著改善汽车行驶平顺性和舒适性,具有重要的理论意义和工程应用价值。磁流变半主动悬架的实车工程应用、控制工况的多元性和控制的有效性是目前研究的热点,也是本文研究的出发点。磁流变减振器及其外围应用电路的设计与控制策略是磁流变半主动悬架系统开发的两大关键技术。本文结合与一汽技术中心“一汽自适应悬架系统研究”合作项目,针对半主动悬架系统及磁流变减振器特性,设计了针对加速度的信号积分滤波电路、应用于磁流变减振器的电流驱动器、控制器,开发包含车身姿态控制和阻尼再分配的控制算法,并进行离线仿真测试、硬件在环测试,主要研究工作如下：(1)硬件电路设计：a)针对车辆簧载和非簧载质量垂直振动信号特征,设计应用于加速度传感器的信号积分滤波电路,并结合传递函数和伯德图对不同结构处理电路进行分析,确定最终电路并通过硬件在环标定测试；b)设计了基于BUCK回路,用于驱动磁流变减振器的电流驱动电路,并通过硬件在环进行标定测试,具有输入控制电压范围可调,输出电流范围大、线性度好等优点；c)采用飞思卡尔HC9S12系列单片机,设计了用于接收传感器信号,产生用于电流驱动器的控制电压信号的ECU电路；(2)减振器设计及特性试验：针对磁流变减振器,采用MTS试验台,测试示功特性和速度特性,基于试验数据,采用Matlab中的CurvingFittingTool工具箱重新构造多项式模型式并进行参数拟合,建立了多项式模型及其逆模型；(3)搭建Carsim整车仿真平台及设计半主动悬架控制策略：a)基于Carsim和Simulink,搭建包括整车模型、减振器模型及控制器模型的仿真平台；b)开发了旨在提高行驶平顺性及车身姿态的控制策略,由纵向加速度和侧向加速度计算姿态变化时所需的补偿力矩,结合姿态变化方向,对各减振器阻尼力进行带有权重系数的再分配,为实现阻尼力的有效利用,在此根据等效阻尼系数,进行权重系数计算,实现阻尼力的合理分配；(4)半主动悬架控制系统的仿真硬件在环验证：a)在Carsim工作环境设定用于评价平顺性及姿态稳定性的工况,经过动力学匹配,进行典型工况的离线仿真与分析；b)在软件平台基础上,通过dSPACE、CarsimRT模块搭建应用于硬件在环的软件模块,同时搭建由dSPACE硬件板卡、ECU、信号处理电路、电流驱动器组成的硬件环境,并通过Codewarrior将控制策略写入飞思卡尔单片机,实现ECU及外围电路的硬件在环测试分析,进一步验证控制策略及系统电路的有效性。
【作者】王子涵；
【导师】李静；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】车辆工程；半主动悬架；磁流变减振器；姿态控制；仿真；硬件在环；

【参考文献】
[1]吉红伟.柔性磁扭电器件的磁电效应研究与结构优化[D].山西师范大学,材料学,2014,硕士.
[2]云美厚,丁伟,王新红.陆相薄互层油藏四维地震监测存在的问题与建议[J].石油地球物理勘探,2005,04:444-450+493-8.
[3]颜建军.基于嵌入式Linux的微型UAV测控系统研究[D].浙江大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[4]杨志,郭兵,邓仁明.一类异构工控系统群的无缝集成[J].冶金自动化,2003,S1:230-232.
[5]杨秋铭.中医药资料库市场战略研究[D].对外经济贸易大学,2003.
[6]郝文燕.（Z）-α-硅基烯基Grignard试剂在高选择性合成反应中的应用研究[D].江西师范大学,有机化学,2004,硕士.
[7]赵丹,何丹妮,李玉菊,贾云雁.国内外医疗器械上市公司自创商誉的案例研究[J].现代商业,2014,30:156-157.
[8]王蕴红.以宽刺蔷薇为亲本的月季抗白粉病杂交育种[D].北京林业大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[9]薛君.绕线式异步电机转子晶闸管调速系统[D].大连理工大学,电机与电器,2013,硕士.
[10]朱莲.经济型酒店服务质量对顾客满意度的影响研究[D].湖南大学,工商管理,2013,硕士.
[11]宋国栋.压缩机组防喘振控制系统的研究[D].东北大学,控制理论与控制工程,2009,硕士.
[12]佘莹.企业人才流失问题研究[D].吉林大学,行政管理,2004,硕士.
[13]张健峰.车间生产作业计划管理系统的设计与实现[D].南京邮电大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[14]吴国杭.OFDMA通信系统中的同步、信道估计与最佳分配技术[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[15]杨彦霞.八大山人艺术风格研究[D].山西师范大学,美术学,2014,硕士.
[16]李世林.基于视频的道路交通参数提取方法研究[D].重庆大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[17]贺璐璐.商业综合体地产项目市场调研与定位分析研究[D].天津大学,高级工商管理,2013,硕士.
[18]孟京生.C8051FXXX系列单片机仿真器的研制[D].河北工业大学,微电子学与固体电子学,2004,硕士.
[19]吴忻生,胡跃明,孙剑.非匹配不确定系统的显式反步变结构控制[J].控制与决策,2002,S1:648-653.
[20]吴吟吟.20世纪以来中韩文学作品互译状况研究[D].四川外国语大学,亚非语言文学,2014,硕士.
[21]陈肖慧.新民主主义革命时期中共的人民幸福观研究[D].山东师范大学,中共党史,2013,硕士.
[22]沈松.铁碳微电解-Fenton氧化联合预处理有机硅生产废水的试验研究[D].成都理工大学,环境工程,2013,硕士.
[23]吕志刚.弹簧格构泥石流拦挡坝抗冲击性能研究[D].兰州理工大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[24]王志勇,郭创新,曹一家.基于模糊粗糙集和神经网络的短期负荷预测方法[J].中国电机工程学报,2005,19:7-11.
[25]陈淼.基于企业营销需求视角的微电影广告研究[D].安徽大学,新闻学,2013,硕士.
[26]胡琛,唐晓波.数据仓库技术在配电线路电量管理系统中的应用[J].电力需求侧管理,2004,02:22-25.
[27]赵小波.韩日学生“把”字句偏误类型对比研究[D].浙江大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[28]张静.基于纳米材料的新型电化学生物传感技术研究[D].温州大学,2014.
[29]张成昱,王平,赵仪,来强,孔黎.基于数据挖掘的网络信息资源管理系统分析、设计和实现[J].现代图书情报技术,2003,02:57-60.
[30]胡煦杰.基于网络服务质量的Linux频宽控制设计与实现[D].苏州大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[31]甘攀.新生代农民工离职动因调查及企业社会工作介入对策[D].苏州大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[32]丛银凤.Banach格上特殊算子的性质研究[D].西南交通大学,基础数学,2013,硕士.
[33]黄磊.吉林省传统产业转型升级问题研究[D].吉林大学,产业经济学,2013,硕士.
[34]翟雪如.无机盐对支状嵌段聚醚聚集行为和破乳作用的影响[D].山东大学,化学,2013,硕士.
[35]梁喜凤.番茄收获机械手机构分析与优化设计研究[D].浙江大学,2004.
[36]章秀琴.中国企业开展跨国并购的战略模式和对策研究[D].安徽大学,国际贸易,2004,硕士.
[37]何国伟,王文贤.从所需校正网络相频或幅频曲线计算传递函数的方法[J].自动化学报,1964,01:7-15.
[38]王诗畅.中西方公民政治参与比较研究[D].湖北大学,中外政治制度,2011,硕士.
[39]程宏钊.三维检测技术在列车车轮检测与维修中的应用研究[D].西南交通大学,机械工程,2013,硕士.
[40]朱鹏.基于压缩感知的无线多径信道估计算法的研究[D].安徽大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[41]袁花萍.从关联理论看哈佛公正公开课中教学言语艺术[D].安徽大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[42]单春霞.景德镇陶瓷文化创意产业财税政策研究[D].景德镇陶瓷学院,会计学,2014,硕士.
[43]陈红丽.腐熟麦秸对植烟土壤的营养效应及其机理研究[D].河南农业大学,烟草学,2013,博士.
[44]万苓苓.一些新的积分不等式及其应用[D].曲阜师范大学,应用数学,2013,硕士.
[45]王凯.基于J2EE和多维数据模型的金融数据分析系统[D].西安电子科技大学,2005.
[46]郭艳飞.胡适与傅斯年史料观的比较研究[D].安徽大学,史学理论与史学史,2014,硕士.
[47]杨锐.新西兰学前教育评估研究[D].西南大学,比较教育学,2014,硕士.
[48]冷静.在高中语文教学中促进学生的个性发展[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[49]李振斌,顾运江,王维,魏作君,刘迎新.无机酸对AlCl_3催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响[J].工业催化,2014,08:591-594.
[50]李广江.地理信息系统在中学地理教学中的应用[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.