【正文】 控制。半主動懸架由可變剛度的懸架彈簧和可變阻尼系數(shù)的減振器組成。1984 年日產公司研制出一種聲納式半主動懸架，它能通過聲納裝置預測前方路面信息，及時調整懸架減振器的三種狀態(tài)[4]。 在某個特定工況下按目標優(yōu)化出的懸架系統(tǒng)，一旦載荷、車速和路況等發(fā)生變化，懸架在新的工況下便不再是最優(yōu)[6]。早在1982年，Lotus公司就研制出有源主動懸架系統(tǒng)[8]，瑞典Volvo公司在旗下車上安裝了其實驗性的Lotus主動懸架系統(tǒng)。此外，保時捷，福特，奔馳等公司均在其高級轎車上裝備有各自、 開發(fā)的主動懸架系統(tǒng)。2005年底美國L3公司牽頭研發(fā)生產的電控主動式懸架系統(tǒng)（ECASS）開始在“悍馬”上進行試驗。研究的控制理論內容涉及天棚阻尼控制理論，隨機最優(yōu)控制理論，變結構控制理論等。最優(yōu)控制理論是通過建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程，提出控制目標和加權系數(shù)，再應用控制理論求解所設目標下的最優(yōu)控制規(guī)律。H∞控制是設計控制器在保證閉環(huán)系統(tǒng)各回路穩(wěn)定的條件下，使相對于噪聲干擾的輸出取極小的一種最優(yōu)控制法，利用該理論設計的控制器具有很強的魯棒性[17]，因此對于汽車懸架這樣一個復雜系統(tǒng)來說具有很大的優(yōu)勢，但是利用該方法設計控制器具有一定的保守性[18]。它利用超聲波傳感器將車輛前方路面譜特性信忠預先傳給懸架系統(tǒng)，使參數(shù)的調節(jié)與實際需要同步。一種是模型參考自適系統(tǒng)，另一種是自校正系統(tǒng)。 應用于車輛懸架振動控制的自適應控制方法主要有自校正控制和模型參考自適應控制兩類控制策略。 模糊控制 自90年代以來，模糊控制方法被應用在車輛懸架系統(tǒng)中。研究表明用神經網絡控制的非線性懸架系統(tǒng)，和用傳統(tǒng)的LQ調節(jié)器控制的懸架相比具有更好的性能。為解決上述問題，應進行以下的研究：（1）對主動懸架、轉向、驅動和防抱死等系統(tǒng)進行聯(lián)合控制。同時考慮到路面擾動輸入對懸架控制的重要影響，可以通過建立數(shù)學模型，并將其在時域內仿真。通過該仿真環(huán)境可方便的調試控制系統(tǒng)，實時察看系統(tǒng)控制特性，從而確定其控制參數(shù)。對比分析了主動懸架常見的幾種控制理論，提出了本文的研究目的、意義和內容。常用的基本車輛模型包括一維四分之一車體模型、二維二分之一車體模型和三維整車模型。在需要從總體上較全面地把握汽車運動響應或控制的綜合質量時，采用三維整車模型，它完整的體現(xiàn)了垂直跳動、俯仰變化以及側傾的問題。輪胎及車軸之間剛性連為一體，稱作非懸置質量。5)輪胎通常簡化為線性彈簧(有的情況下也包括阻尼元件)，并始終隨動于地面?？紤]到人體對振動的反應，對于車輛行駛平順性的研究一般限于3OHz以下的低頻帶。七自由度整車模型[27]。連續(xù)振動則是指道路長度方向的連續(xù)激勵，例如瀝青路面、搓板路面等。根據(jù)路面功率譜密度把路面按不平度分為A到H等8級。通常把空間譜函數(shù)轉化為時間頻譜函數(shù)。本次課題不做討論。1/4車輛模型由于結構簡單，且能夠反映車輛的主要性能，從而得到了廣泛的應用。分析懸架對行駛平順性的影響時，接近于汽車懸架系統(tǒng)的實際情況。： 主動懸架的1/4車體二自由度模型根據(jù)牛頓定律和力矩平衡，得出如下的運動方程： 主動懸架系統(tǒng)的狀態(tài)空間的描述為： 其中，為系統(tǒng)向量，U為控制向量，W為擾動向量，y為輸出向量；A為系統(tǒng)矩陣，B為控制矩陣，F(xiàn)為擾動矩陣，C為輸出矩陣，D為傳遞矩陣。利用simulink進行仿真建模，設置參數(shù)，設計控制器，即可得到主動懸架各個輸出量的的響應曲線。： 空間計算示意圖選取狀態(tài)向量：系統(tǒng)一階微分方程組式()為：根據(jù)空間幾何知識，可知式()：將帶入到微分方程組，即可求得狀態(tài)空間的系統(tǒng)矩陣為： 定義懸架動撓度為： 定義輪胎動變形為： 定義輪胎動載荷為： 選擇輸出向量為： 本次課題采用路面位移作為輸入，介紹了路面不平度及其功率譜密度，并且采用濾波高斯白噪聲作為連續(xù)的路面激勵輸入。以線性二次型性能指標為基礎的最優(yōu)控制問題是20 世50 年代末期發(fā)展起來的一種設計控制系統(tǒng)的方法,這種方法具計算簡單,便于調整等優(yōu)點,因線性二次型問題解出的控制規(guī)律可以通過狀態(tài)反饋實現(xiàn)閉環(huán)最優(yōu)控制,而成為當今控制工程領域里較為重要的設計方法之一[33]。假設線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型為： 在一個控制系統(tǒng)中，應使系統(tǒng)的實際輸出盡量接近理想輸出，但由于系統(tǒng)時變、外界干擾等因素，實際輸出與理想輸出之間有一定的誤差，為此定義誤差向量，即： 因此最優(yōu)控制的目的通常是設法尋找一個控制向量使誤差向量最小。矩陣S對控制系統(tǒng)的終值也給出某種約束，這樣的控制問題稱為線性二次型（Linear Quadratic，簡稱LQ）最優(yōu)控制問題。、可觀性分析在現(xiàn)代控制理論中，可控性和可觀性是兩個重要的概念，是由Kalman在1960年提出來的。在線性定常系統(tǒng)中，如果存在一個分段連續(xù)的輸入u(t)，能在有限時間區(qū)間內，使系統(tǒng)由某一初始狀態(tài)，轉移到指定的任一終端狀態(tài) ，則稱此狀態(tài)是可控的?？捎^性所表示的是輸出y(t)反映狀態(tài)矢量x(t)的能力，與控制作用沒有直接關系。應用隨機線性最優(yōu)控制理論，對系統(tǒng)有幾點要求：受控系統(tǒng)是線性的；系統(tǒng)的性能指標要以二次型的形式表示；系統(tǒng)輸入為濾波高斯白噪聲；系統(tǒng)為可觀的[35]。因此，取： 為加權矩陣，為對應各物理量的加權系數(shù)，加權系數(shù)的選擇決定了設計者對懸架性能的特殊要求，如果選擇較大的話，那么就意味著懸架系統(tǒng)以改善行駛平順性為主要目標；若對選擇較大的數(shù)值，則是為了提高操作穩(wěn)定性的考慮。對控制系統(tǒng)的可控性和可觀性作了介紹。在第二章已經了解有兩種產生隨機路面不平度時間輪廓的方法，即由一高斯白噪聲通過積分器產生或由一高斯白噪聲通過濾波器產生。 1/4車體二自由度主動懸架建模與仿真將被動懸架結構的各參數(shù)帶入主動懸架系統(tǒng)，可得系統(tǒng)矩陣A，輸入矩陣B。本文取：r=0則可求得：利用MATLAB的控制工具箱，調用最優(yōu)線性二次控制器設計函數(shù)：[K S E]=LQR(A,B,Q,R,N)式中:K為最優(yōu)控制反饋增益矩陣。仿真時間取40s，車速為20m/s，相當于仿真路面的長度為800m。在汽車的懸架系統(tǒng)中，可用的懸架行程是有限的，本文選用的模型的可用懸架區(qū)間是177。輪胎的垂直載荷比較穩(wěn)定，則可獲得較大的輪胎力；如果輪胎動載荷波動增加，隨著輪胎跳動的增加，車輪和地面接觸性變差，附著條件不好，導致操縱穩(wěn)定性變差。S為Riccati方程的解。，前后四個懸架動擾度、前后四輪輪胎動載荷的仿真結果圖。再者，選取輸出向量時，忽略了對車身加速度、懸架動撓度和懸架動載荷等有重要影響的俯仰角和側傾角，使得增益反饋的影響因素不夠精確。而從主動懸架整車七自由度的仿真結果來看，在懸架結構參數(shù)相近的情況下，對比本章第三小節(jié)所建立的二自由度1/4車體主動懸架模型的仿真結果，作者發(fā)現(xiàn)在同種控制策略的作用下，兩者的仿真效果是相接近的。建立了整車七自由度主動懸架的simulink仿真模型，設計最優(yōu)控制的增益反饋矩陣K并分析了輸出的各部分指標參數(shù)的時域響應曲線。本文主要研究內容如下：1．建立了基于被動懸架和主動懸架的 1/4 車輛的二自由度動力學模型和基于主動懸架的整車七自由度動力學模型；對路面不平度以及路面不平度的功率譜密度作了闡述，建立了濾波高斯白噪聲形式的路面不平度數(shù)學模型，并將其在時域內仿真實現(xiàn)。 研究不足及展望（1）LQG理論本身有其不足之處，沒有考慮模型不確定性，由此而產生的問題是LQG控制系統(tǒng)的魯棒性差，尤其是對模型不確定性的魯棒性。我們研究的下一步工作就是建立實驗臺架，通過實驗來驗證主動懸架系統(tǒng)控制策略的可行性和有效性。致 謝論文即將完成之際，首先要感謝我的導師劉偉。振動主動控制技術的研究與發(fā)展[J].(5),112116.[24]姚嘉,[J].(5),3336. [25][J].(8),765776.[26]ShiotsukaT,EgamiM,NaganatsuAetal. Design and control of dynamic pensatortype controller usingeural network[J].1994,411.[27][J].(4),1214.[28][M]..[29][M].同濟大學出版社,1996.[30]王峰等. 基于整車模型的動力總成懸置振動仿真及優(yōu)化[J].(5),69.[31][博士學位論文].吉林大學，2004,2533.[32][J].(4),48.[33][J].(4),25.[34]Thompson Active Suspension with Optimal Linear ,2327.[35][J].(7),4555.[36]彭來森. 基于磁流變阻尼器的車輛懸架半主動控制研究[J].(4),1218.學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行的研究工作所取得的成果。學位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學位論文出版授權書本人及導師完全同意《中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》、《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》(以下簡稱“章程”)，愿意將本人的學位論文提交“中國學術期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》、《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表和以電子、網絡形式公開出版，并同意編入CNKI《中國知識資源總庫》，在《中國博碩士學位論文評價數(shù)據(jù)庫》中使用和在互聯(lián)網上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關權益。本聲明的法律后果由本人承擔。本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復制手段保存設計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統(tǒng)，公布設計（論文）的部分或全部內容，允許他人依法合理使用。本次畢業(yè)設計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結尾了。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設計。再次對周巍老師表示衷心的感謝。四年的大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。學友情深，情同兄妹。是他們在我畢業(yè)的最后關頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。