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考虑时滞和饱和的非线性主动悬架最优控制
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作者 高小林 曹青松 汝春波 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第4期580-585,共6页
在实际工程中,主动悬架性能会受到多种非线性环节的影响。首先,建立考虑饱和、时滞的非线性主动悬架动力学模型,进一步地分别采用随机线性化方法和积分状态变换处理饱和与时滞非线性环节,通过最优控制将得到的拟线性系统转化为带约束的... 在实际工程中,主动悬架性能会受到多种非线性环节的影响。首先,建立考虑饱和、时滞的非线性主动悬架动力学模型,进一步地分别采用随机线性化方法和积分状态变换处理饱和与时滞非线性环节,通过最优控制将得到的拟线性系统转化为带约束的最优化问题,并利用拉格朗日乘数法求解,进而得到非线性主动悬架最优控制的反馈控制率。最后,通过Quanser1/4主动悬架试验台开展实验研究。结果表明:与传统二次型最优控制器相比,本文设计的非线性最优控制器能保证主动悬架的稳定性,且随着时滞量增加和饱和度的下降,具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 主动悬架 饱和 时滞 随机线性化 最优控制
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履带车辆主动悬挂多点布置优化
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作者 凌启辉 陈昕 +3 位作者 戴巨川 何兴云 杨书仪 郭勇 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期397-403,416,共8页
为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,... 为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优(linear quadratic regulator,简称LQR)控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。 展开更多
关键词 履带车辆 主动悬挂 道路模拟试验 优化 基于线性二次最优控制
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直线电机式主动悬架结构优化与控制仿真研究 被引量:1
3
作者 韦伟 李保佐 于松建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期305-317,共13页
为了弥补汽车被动悬架没有主动控制力的缺陷,设计了一种基于传统被动悬架结构的直线电机式主动悬架。在被动悬架中加入直线电机,可以增加主动悬架的阻尼力,降低汽车的振动。首先,对直线电机的结构进行设计;其次,运用ANSYS/Maxwell磁场... 为了弥补汽车被动悬架没有主动控制力的缺陷,设计了一种基于传统被动悬架结构的直线电机式主动悬架。在被动悬架中加入直线电机,可以增加主动悬架的阻尼力,降低汽车的振动。首先,对直线电机的结构进行设计;其次,运用ANSYS/Maxwell磁场分析软件和控制变量法,优化直线电机各部分结构尺寸参数,结果表明,直线电机电磁推力的波动降低了83%,同时稳态推力提升了10%;最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建直线电机式主动悬架的仿真模型,使用模糊比例-积分-微分(proportion integral differential,PID)对直线电机式主动悬架系统进行控制,分别在时域和频域进行分析,结果表明,相较于被动悬架,直线电机式主动悬架的车身加速度、悬架动挠度、轮胎动荷载都得到了有效抑制,车身加速度功率谱密度也有了大幅度的降低,有效地提高了车辆平顺性和操纵稳定性。 展开更多
关键词 主动悬架 直线电机 结构优化 矢量控制 模糊比例-积分-微分(PID)
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主动悬架的直线电机作动器控制系统研究 被引量:16
4
作者 罗虹 陈星 +2 位作者 邓兆祥 来飞 马英 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1537-1542,共6页
将直线电机的直接推力控制方法运用于主动悬架控制系统,分别设计了主动悬架最优控制器和直线电机直接推力控制器,两个控制器结合成为主动悬架的电磁作动器控制系统。建立了1/4汽车主动悬架模型,利用Matlab/Simulink进行仿真,结果表明直... 将直线电机的直接推力控制方法运用于主动悬架控制系统,分别设计了主动悬架最优控制器和直线电机直接推力控制器,两个控制器结合成为主动悬架的电磁作动器控制系统。建立了1/4汽车主动悬架模型,利用Matlab/Simulink进行仿真,结果表明直线电机作动器能根据车身的振动主动输出相应的电磁力,因此直线电机直接推力控制运用于主动悬架控制系统是可行的。 展开更多
关键词 主动悬架 直线电机作动器 直接推力控制 最优控制
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线性最优控制主动悬架系统的鲁棒稳定性研究 被引量:10
5
作者 黄兴惠 金达锋 赵六奇 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 1998年第4期206-211,共6页
本文采用系统性能分析和Monte-Carlo方法,对线性最优控制主动悬架系统作了鲁棒稳定性研究。研究表明,指标的权重系数、状态测量方式、簧上质量和悬架刚度对系统的鲁棒稳定性有重要影响,而作动器和传感器的动态环节则对其影响不大。利用... 本文采用系统性能分析和Monte-Carlo方法,对线性最优控制主动悬架系统作了鲁棒稳定性研究。研究表明,指标的权重系数、状态测量方式、簧上质量和悬架刚度对系统的鲁棒稳定性有重要影响,而作动器和传感器的动态环节则对其影响不大。利用LTR方法,可以对LQG系统进行鲁棒稳定性恢复,同时使系统的性能损失减到最低限度。 展开更多
关键词 线性最优控制 主动悬架 鲁棒稳定性 汽车
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车辆电动悬架的混合不确定建模与μ综合控制器设计 被引量:7
6
作者 张国光 张勇超 喻凡 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期1100-1106,共7页
考虑悬架和电机作动器的参数摄动和控制输入的高阶未建模不确定性,利用线性分式变换理论对已开发的车辆电动悬架系统进行混合不确定建模和仿真,并设计了μ综合控制器。仿真得到了主动悬架和被动悬架的频率和时间响应。结果表明,相比被... 考虑悬架和电机作动器的参数摄动和控制输入的高阶未建模不确定性,利用线性分式变换理论对已开发的车辆电动悬架系统进行混合不确定建模和仿真,并设计了μ综合控制器。仿真得到了主动悬架和被动悬架的频率和时间响应。结果表明,相比被动悬架,所设计的μ综合控制器对乘坐舒适性有很大的提升。μ分析表明,与基于主动悬架名义模型设计的H∞综合控制器相比,μ综合控制器可使闭环系统获得更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。 展开更多
关键词 车辆主动悬架 电机作动器 Μ综合控制 不确定性 鲁棒稳定性 鲁棒性能
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车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略 被引量:6
7
作者 张丽萍 郭立新 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1771-1775,共5页
在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮... 在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据. 展开更多
关键词 集成控制 主动座椅悬架 鲁棒H∞控制 车辆主动悬架 线性矩阵不等式 车辆
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摇臂推杆式电磁主动悬架的鲁棒控制与优化 被引量:5
8
作者 谷成 殷珺 陈辛波 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期34-40,共7页
针对被动悬架和半主动悬架在抑制车辆振动方面存在的不足,提出一种摇臂推杆式电磁主动悬架并试制样机,它具有结构新颖、加工容易和模块化设计等特点。对该悬架系统非线性特性进行分析,得到等效刚度和等效簧下质量等参数的摄动区间。在... 针对被动悬架和半主动悬架在抑制车辆振动方面存在的不足,提出一种摇臂推杆式电磁主动悬架并试制样机,它具有结构新颖、加工容易和模块化设计等特点。对该悬架系统非线性特性进行分析,得到等效刚度和等效簧下质量等参数的摄动区间。在保证系统鲁棒稳定性的前提下,以车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移和主动力最小作为优化目标,设计鲁棒H∞控制器。为降低控制器保守性,将车身质量参数摄动范围分段,优化设计自适应鲁棒H∞控制器,通过静态查表方式离线控制,保证实时性,且无需切换控制器,避免对乘员产生的冲击感。 展开更多
关键词 电磁主动悬架 摇臂推杆 自适应鲁棒H∞控制 优化
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基于MATLAB的汽车线性最优控制主动悬架仿真研究 被引量:9
9
作者 刘本学 蔺超云 +1 位作者 郭沛东 栗良玉 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2016年第5期72-76,共5页
为了论证主动悬架在改善汽车行驶平顺性方面的优越性,在建立车辆1/4主动悬架模型和随机路面激励模型的基础上,采用线性最优控制作为主动悬架的控制策略,并设计线性最优控制器,利用MATLAB建立频域和时域的主动悬架仿真模型,在随机路面激... 为了论证主动悬架在改善汽车行驶平顺性方面的优越性,在建立车辆1/4主动悬架模型和随机路面激励模型的基础上,采用线性最优控制作为主动悬架的控制策略,并设计线性最优控制器,利用MATLAB建立频域和时域的主动悬架仿真模型,在随机路面激励上对主动悬架分别在频域和时域内进行仿真并与被动悬架进行对比分析.结果表明:主动悬架能够有效降低车身加速度、轮胎动载荷和悬架动挠度,从而显著提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性.该设计的模型建立、最优设计和仿真分析为主动悬架的进一步研究及实际应用提供了有益参考. 展开更多
关键词 汽车 主动悬架 线性最优控制 平顺性
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线性最优控制系统鲁棒性分析 被引量:2
10
作者 沈宪章 张法全 +1 位作者 邱道尹 岳永娟 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 2002年第4期53-56,共4页
最优控制设计中所采用的数学模型与实际系统总有一定差别 ,据此设计出的控制参数与实际并不完全相符 .针对这一问题 ,提出了分析线性最优控制系统稳定鲁棒性的一种方法 .利用Matlab的专用控制函数工具 ,分析了系统中某些环节时间常数、... 最优控制设计中所采用的数学模型与实际系统总有一定差别 ,据此设计出的控制参数与实际并不完全相符 .针对这一问题 ,提出了分析线性最优控制系统稳定鲁棒性的一种方法 .利用Matlab的专用控制函数工具 ,分析了系统中某些环节时间常数、放大倍数等参数变动以及加权矩阵的选择对系统鲁棒性的影响 .仿真结果表明 ,该方法可具体分析出每个局部对系统稳定性的影响程度 ,有利于进行系统维护 ,保证系统安全 . 展开更多
关键词 线性最优控制 鲁棒性 控制系统 渐近稳定 MATLAB
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磁悬浮隔振器的自寻优前馈控制 被引量:7
11
作者 段小帅 梁青 王永 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第7期795-799,共5页
以船舶的振动主动控制为背景,基于自行研制的磁悬浮隔振器,提出了前馈控制的主动隔振方案,设计了对控制器参数在线自寻优的算法。该算法能够用于具有非线性特性的磁悬浮隔振器,并且不需要建立主动力到控制目标点的通道模型。在磁悬浮隔... 以船舶的振动主动控制为背景,基于自行研制的磁悬浮隔振器,提出了前馈控制的主动隔振方案,设计了对控制器参数在线自寻优的算法。该算法能够用于具有非线性特性的磁悬浮隔振器,并且不需要建立主动力到控制目标点的通道模型。在磁悬浮隔振系统上的实验结果表明,该控制算法取得了良好的减振效果,并且当系统受到扰动后,能够实现寻优过程的自动启动。 展开更多
关键词 磁悬浮隔振器 主动隔振 前馈控制 自寻优算法 非线性
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高速列车横向半主动悬挂开闭环优化控制研究 被引量:5
12
作者 邓力 陈春俊 杨伟芳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第22期119-123,共5页
针对高速列车变速行驶时,轨道空域平稳随机不平顺信号会被拉压为时域不平稳信号,而传统半主动控制方法阻尼器响应快速性不能满足要求问题,提出开闭环优化控制算法,结合在MATLAB/SIMULINK中建立的高速列车17自由度横向振动模型仿真分析,... 针对高速列车变速行驶时,轨道空域平稳随机不平顺信号会被拉压为时域不平稳信号,而传统半主动控制方法阻尼器响应快速性不能满足要求问题,提出开闭环优化控制算法,结合在MATLAB/SIMULINK中建立的高速列车17自由度横向振动模型仿真分析,分别从时、频域分析开闭环优化控制对车辆运行平稳性影响.结果表明,开闭环优化控制可提高列车运行横向平稳性,车体横向振动加速度在人体敏感0.1~2 Hz频率范围内也有一定改善. 展开更多
关键词 高速列车 半主动悬挂 横向平稳性 开闭环优化控制
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基于静态输出反馈的非脆弱H_2/广义H_2控制 被引量:4
13
作者 刘树博 赵丁选 尚涛 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2011年第3期338-342,共5页
针对传统鲁棒控制器脆弱性比较明显的情况,研究了控制器增益存在摄动时的非脆弱H2/广义H2静态输出反馈控制问题.以双线性矩阵不等式(BMI)组的形式给出了非脆弱静态输出反馈控制器存在的充要条件,给出了基于差分进化算法(DE)与线性矩阵... 针对传统鲁棒控制器脆弱性比较明显的情况,研究了控制器增益存在摄动时的非脆弱H2/广义H2静态输出反馈控制问题.以双线性矩阵不等式(BMI)组的形式给出了非脆弱静态输出反馈控制器存在的充要条件,给出了基于差分进化算法(DE)与线性矩阵不等式(LMI)的新型求解方法,并依据此方法设计了主动悬架非脆弱H2/广义H2静态输出反馈控制器.仿真结果表明,非脆弱H2/广义H2控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性,证实了所提方法的可行性与有效性. 展开更多
关键词 双线性矩阵不等式 线性矩阵不等式 静态输出反馈 差分进化算法 H2/广义H2控制 非脆弱性 鲁棒性 主动悬架
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不确定系统鲁棒LQ设计的稳定裕度分析和工程应用研究 被引量:2
14
作者 薛安克 蒋楠 王建中 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期596-598,602,共4页
针对不确定线性系统,研究鲁棒LQ设计的稳定裕度分析问题。首先提出不确定系统α_0裕度稳定鲁棒界,针对结构和非结构不确定系统,分别给出了鲁棒LQ控制系统的鲁棒稳定裕度性分析方法,进一步给出对结构不确定系统优化鲁棒界的算法。最后是... 针对不确定线性系统,研究鲁棒LQ设计的稳定裕度分析问题。首先提出不确定系统α_0裕度稳定鲁棒界,针对结构和非结构不确定系统,分别给出了鲁棒LQ控制系统的鲁棒稳定裕度性分析方法,进一步给出对结构不确定系统优化鲁棒界的算法。最后是造纸打浆过程实例的鲁棒稳定裕度性分析以及相应仿真结果。 展开更多
关键词 不确定系统 鲁棒LQ设计 稳定裕度分析 线性二次最优控制 造纸 打浆过程
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预见控制理论及应用研究进展 被引量:34
15
作者 甄子洋 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期172-188,共17页
预见控制因其能够利用已知的未来目标信息或干扰信息来改善控制系统的性能,在众多实际工程领域得到越来越多的应用,正日益受到研究者的广泛关注.本文较全面概述了预见控制理论自20世纪60年代提出以后的发展状况,重点概述线性最优预见控... 预见控制因其能够利用已知的未来目标信息或干扰信息来改善控制系统的性能,在众多实际工程领域得到越来越多的应用,正日益受到研究者的广泛关注.本文较全面概述了预见控制理论自20世纪60年代提出以后的发展状况,重点概述线性最优预见控制、线性鲁棒预见控制、非线性预见控制等相关理论的研究进展,并且总结预见控制在车辆主动悬挂系统、机电伺服系统、机器人、飞行器、电网发电系统等领域的应用现状.最后,总结了预见控制的研究成果,探讨了目前存在的主要问题并展望了未来发展方向.本文的综述旨在通过抛砖引玉,促进预见控制理论及应用的全面发展. 展开更多
关键词 研究进展 预见控制 最优控制 鲁棒控制 车辆主动悬挂系统 机器人 飞行器
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汽车主动悬架系统的鲁棒L1/H∞多目标控制 被引量:2
16
作者 李艳辉 李红星 +2 位作者 张永新 杜贵明 付光杰 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2008年第3期62-66,137,共5页
在分析汽车主动悬架的基本功能的基础上,将主动悬架的振动控制在数学上表述为一个凸多面体系统的多目标控制问题.鉴于系统模型中的车身质量参数可以实时测量,提出参数依赖状态反馈控制策略.将汽车主动悬架系统的鲁棒L1/H∞多目标控制器... 在分析汽车主动悬架的基本功能的基础上,将主动悬架的振动控制在数学上表述为一个凸多面体系统的多目标控制问题.鉴于系统模型中的车身质量参数可以实时测量,提出参数依赖状态反馈控制策略.将汽车主动悬架系统的鲁棒L1/H∞多目标控制器设计转化为受线性矩阵不等式约束的凸优化问题.仿真结果验证了设计方法的有效性. 展开更多
关键词 主动悬架系统 鲁棒多目标控制 参数依赖LYAPUNOV函数 线性矩阵不等式
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电流变客车减振器的力学分析与最优控制 被引量:1
17
作者 王皓 周健 +1 位作者 何志鹏 何正中 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期631-635,共5页
在减振器中采用电流变液,通过控制电场实时响应路面激励,提高客车对振动响应的智能性。基于车辆1/4动力学模型的分析表明,在0~25 Hz路面激励下,车身加速度、相对动载、悬架动挠度的共振响应峰值分别减小52.9%、52.6%、60.0%。线性二次... 在减振器中采用电流变液,通过控制电场实时响应路面激励,提高客车对振动响应的智能性。基于车辆1/4动力学模型的分析表明,在0~25 Hz路面激励下,车身加速度、相对动载、悬架动挠度的共振响应峰值分别减小52.9%、52.6%、60.0%。线性二次型最优控制理论的仿真结果表明,主动悬架系统的车身振动加速度减小0.37 m/s2,悬架动挠度值减小4.3 mm,轮胎变形量基本不变(仅约0.1 mm),实现了良好的减振性能,从而提高了行驶平顺性、被动悬架系统稳定性。不同路面状况下所需的场强幅值为3.5 k V/mm、能耗约为225 W,为配套电源的设计提供了依据。 展开更多
关键词 减振器 电流变液 线性二次型最优控制 半主动悬架
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半主动空气悬架最优控制 被引量:3
18
作者 闵运东 洪家娣 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第4期52-54,共3页
空气弹簧具有变刚度特性,固有频率可以根据需要而适当的改变,如何控制其刚度适时最优是需要亟待解决的问题。对空气悬架的最优控制方法进行研究。建立1/4车辆动力学模型,然后基于Matlab对模型进行计算机仿真。结果表明,采用最优控制的... 空气弹簧具有变刚度特性,固有频率可以根据需要而适当的改变,如何控制其刚度适时最优是需要亟待解决的问题。对空气悬架的最优控制方法进行研究。建立1/4车辆动力学模型,然后基于Matlab对模型进行计算机仿真。结果表明,采用最优控制的空气半主动悬架明显提高了汽车平顺性和操纵稳定性。 展开更多
关键词 半主动空气悬架 最优控制 仿真 平顺性 操纵稳定性
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汽车主动悬架系统的最优跟踪控制 被引量:4
19
作者 张宝琳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期551-553,共3页
研究汽车主动悬架系统的线性二次型最优跟踪控制问题。基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过利用参考输入外系统的状态来构造前馈控制作用,得到了系统的最优跟踪控制律。该跟踪控制律由状态反馈项和前馈补偿项构成,前馈增益可以通... 研究汽车主动悬架系统的线性二次型最优跟踪控制问题。基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过利用参考输入外系统的状态来构造前馈控制作用,得到了系统的最优跟踪控制律。该跟踪控制律由状态反馈项和前馈补偿项构成,前馈增益可以通过求解矩阵方程得到。仿真算例表明了采用前馈反馈控制方法进行悬架系统最优跟踪设计的有效性。 展开更多
关键词 线性系统 汽车悬架 主动控制 最优跟踪控制 前馈控制
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基于H∞理论的主动悬架状态反馈控制 被引量:3
20
作者 詹长书 曹先腾 《森林工程》 2020年第5期92-98,共7页
为了使主动空气悬架在行驶过程中起到更好的减振控制效果,建立参数不确定性二自由度四分之一汽车悬架模型的动力学方程和非平稳路面激励模型,利用鲁棒H∞(H-infinity最优控制)状态反馈控制理论对非平稳运行条件下的主动悬架控制进行分... 为了使主动空气悬架在行驶过程中起到更好的减振控制效果,建立参数不确定性二自由度四分之一汽车悬架模型的动力学方程和非平稳路面激励模型,利用鲁棒H∞(H-infinity最优控制)状态反馈控制理论对非平稳运行条件下的主动悬架控制进行分析优化。在时间域硬约束条件下提出H∞状态反馈控制策略,并将其用于四分之一车辆模型的主动悬架控制系统的设计,通过时域分析和鲁棒参数稳定性分析得出该控制器的稳定性。针对非平稳运行路面,采用鲁棒H∞控制策略能有效地改善在给定的约束控制力条件下的乘坐舒适性,减小车身加速度约40%,并且满足极限悬架动挠度0.08 m、轮胎动载荷1500 N的要求,改善了车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。 展开更多
关键词 H∞控制 主动悬架 线性矩阵不等式 鲁棒性
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