交通运输工程学
Traffic and
报
V01.17 No.5
OCt.2017
第17卷第5期
2017年lO月
of
Journal
Transportation Engineering
文章编号:1671—1637(2017)05—0138—11
汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法
王亚雄1,蔡宇萌2,王 健2,姚 明2,陈士安2
(1.福州大学机械工程及自动化学院,福建福州 350116;2.江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013)
摘
要:为了提高汽车转向一侧倾运动的安全性,设计了主动悬架侧倾运动安全LQG控制器;建立
了3自由度汽车转向一侧倾运动动力学模型,选择横向载荷转移率、侧倾角及其加速度构建汽车侧
倾安全综合性能评价指标;为了解决现有设计方法无法跟踪系统干扰项(前轴转向角)和控制加权
矩阵行列式等于零带来的控制向量无法求解的难题,将前轴转向角进行满足最小相位系统的微分
变形,并与原系统方程组成增广系统方程,在综合性能评价指标中引入包舍控制项的无穷小量,以
满足LQG控制器设计条件;结合层次分析法和归一法,以鱼钩工况为基础,仿真获取汽车转向一侧
倾运动统计数据,进而确定LQG控制器的加权系数,通过多工况数值仿真验证主动悬架侧倾运动
安全LQG控制器的工作效果。仿真结果表明:新设计的LQG控制器不干扰驾驶人的转向操纵;
与被动悬架相比,在鱼钩工况、蛇形穿桩工况和双移线工况下,采用LQG控制器的主动悬架可使
汽车侧倾运动安全的主要评价指标即横向载荷转移率的方差分别降低了32.08%、32.82%、
29.24%,侧倾角的方差分别降低了47.74%、44.19%、63.41%,侧倾角加速度的方差分别降低了
87.30%、60.00%、86.39%,说明采用新设计LQG控制器的主动悬架可大幅度改善汽车侧倾运动
安全性,且具有良好的转向工况适应性。
关键词:汽车工程;主动悬架;侧倾稳定性;LQG控制器;增广系统方程
中图分类号:U463.33
文献标志码:A
method of active
rolling
for
suspension LQGcontroller
Design
motion
of vehicle
safety
Jian2,YAO
WANG Ya—xion91,CAI
Shi-an2
Yu-men92,WANG
Min92,CHEN
of Mechanical
and
Automation,Fuzhou University,Fuzhou 350116,Fujian,China;
Engineering,Jiangsu University,ZheNiang 212013,Jiangsu,China)
(1.School
Engineering
2.School of Automotive and Traffic
the
motion 0f
safety
controller for active
Abstract:To
vehicle,a LQG
Of freedom
depicting
improve
steering-rolling
was
model with
3
vehicle
and its
for
suspension
developed.A dy’namics
degrees
ratio(LTR),rolling angle
indexes of
motion was established.Lateral-load transfer
steering-rolling
acceleration were chosen to construct the
evaluating
order to solve the
comprehensive performance
vehicle
motion
that the
problem
rolling
safety.In
disturbance
general design approachs
the steered of front the
angle
couldn’t track the
axle,and
control coefficient matrix
system
term,namely
control vector couldn’t be solved because the determinant of
weighted
steered
to
new method was scheduled as
of front axle was
differential
zero,the
follows:the
equaled
angle
introduced into
a
differential
in accord with the minimum
equation
phase system。the
was combined with the
into an
equation
original system equation
augmented system equation,and
收稿日期:2017-05-29
基金项目:国家自然科学基金项目(51575239);福建省自然科学基金项目(2017J01690)
作者简介:王亚雄(1988一),男,湖北宜城人,福州大学副教授,工学博士,从事薪能源汽车动力系统和悬架控制技术研究。
通讯作者:陈士安(1973一),男,湖北荆州人,江苏大学教授,工学博士。
万方数据
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