汽车悬架系统的有限频域控制与采样控制

论文摘要

由于和汽车的整体性能密切相关,汽车主动悬架系统一直是近年来的研究热点。本文针对汽车主动悬架系统控制中的两个热点问题――有限频域控制问题和数字采样控制问题进行了研究,提出了相应的控制器设计方法。在有限频域H∞控制中,有别于现有的汽车悬架系统H∞控制方法在全频域下进行扰动衰减,本文的控制器设计方法可以实现在有限频域下的扰动抑制,使振动在人体所敏感的频率范围内被最大程度衰减。通过使用广义Kalman-Yakubovich-Popov引理,从扰动到控制输出的H∞范数在关心的频域范围内被最小化,进而改善驾驶舒适度。同全频方法相比较,有限频域方法在特定的频域内可以更加有效的进行控制,与此同时,悬架设计中的一些必要的时域约束也都可以得到保证。状态反馈控制可以很好的对系统实现控制,结合广义KYP引理,本文首先给出了有限频域下的状态反馈控制器设计方法,针对汽车悬架系统的有限频域特性进行了H∞控制。状态反馈控制是以所有的状态变量均是可测量为前提的,这在实际中往往不容易达到,为了适应实际情况,本文针对状态的不完全可测量情况又提出了有限频域下的动态输出反馈控制器设计方法,并借用四分之一主动悬架系统模型,分别了对状态反馈闭环系统和输出反馈闭环系统进行时域和频域的仿真验证,仿真结果验证了控制器设计的有效性。数字采样控制问题是汽车悬架系统控制中的另外一个难点问题,它的控制难点在于系统中同时包含连续时间信号和离散时间信号,传统的控制方法往往十分受限。本文通过使用一种输入时滞的方法,将采样悬架系统转化为带有时滞的连续时间系统,这种转化包含有不可导的时变时滞,最后,控制器设计被转化为一个带有线性矩阵不等式（LMI）约束的凸优化问题进行求解,为了满足车辆行驶中的参量变化,我们进一步设计了鲁棒控制器。仿真结果验证了控制器设计的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车悬架系统概述
• 1.2 汽车悬架系统的种类
• 1.3 悬架系统模型推演
• 1.4 国内外发展现状
• 1.5 研究的意义及目的
• 第2章 汽车主动悬架系统分析
• 2.1 模型选择
• 2.2 悬架系统的性能要求
• 2.3 主动悬架控制中的热点问题
• 2.3.1 有限频域控制问题
• 2.3.2 采样控制问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 状态反馈有限频域H∞控制
• 3.1 有限频域控制器设计
• 3.2 全频域控制器设计
• 3.3 仿真验证
• 3.3.1 振动信号响应
• 3.3.2 波动信号响应
• 3.4 本章小结
• 第4章 有限频域动态输出反馈 H∞控制
• 4.1 有限频域控制器设计
• 4.2 全频域控制器设计
• 4.3 仿真验证
• 4.3.1 振动信号响应
• 4.3.2 波动信号响应
• 4.4 本章小结
• ∞采样控制器设计'>第5章 鲁棒H_∞采样控制器设计
• 5.1 带有约束的采样控制器设计
• 5.2 仿真验证
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢