【正文】 F均為已知矩陣，可由之前的動(dòng)力學(xué)方程得到。第3章 隨機(jī)線性二次型最優(yōu)控制器主動(dòng)懸架設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵任務(wù)之一，就是尋找一個(gè)能夠?yàn)檐囕v提供良好的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的控制規(guī)律。引入一個(gè)最優(yōu)控制的性能指標(biāo)，即設(shè)計(jì)一個(gè)輸入量u,使得： 其中Q和R分別為對狀態(tài)變量和輸入變量的加權(quán)矩陣。采用LQG理論的前提條件是懸架系統(tǒng)狀態(tài)空間描述(A，B)是可觀的，在選定測量輸出后 (C,A) 應(yīng)該是可控的。本文采用第二種方式，系統(tǒng)狀態(tài)完全可觀的充分必要條件是矩陣滿足： 的秩為n。由于，將帶入上式中，轉(zhuǎn)化為狀態(tài)控制器調(diào)節(jié)問題，即： 同時(shí)令： Q為狀態(tài)變量的半正定對稱加權(quán)矩陣，N為兩種變量關(guān)聯(lián)性的加權(quán)矩陣，R為控制變量的正定對稱加權(quán)矩陣，矩陣K為反饋增益矩陣，矩陣P可由Riccati方程求得： 從而可以得出任意t時(shí)刻的作動(dòng)器的最優(yōu)控制力: 本章闡述了最優(yōu)控制理論，介紹了線性最優(yōu)控制理論的基本原理。 1/4車體二自由度被動(dòng)懸架仿真建模選取1/4車體被動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)及路面仿真參數(shù)[35]如下：1/4車身質(zhì)量（簧載質(zhì)量）=360kg 懸架剛度=20000N/m車輪質(zhì)量（非簧載質(zhì)量）=40kg 輪胎剛度=200000N/m懸架阻尼系數(shù)=1000kgB級路面不平度= 車速V=20m/s 下截止頻率=根據(jù)第二章建立的被動(dòng)懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，： 1/4車體被動(dòng)懸架仿真模型模型采用濾波白噪聲路面輸入，四個(gè)輸出分別是：車身振動(dòng)加速度，懸架動(dòng)撓度（），輪胎動(dòng)變形（），輪胎動(dòng)載荷。E為系統(tǒng)閉環(huán)特征根。相對于被動(dòng)懸架系統(tǒng)可知懸架動(dòng)撓度和懸架動(dòng)載荷均有明顯的改善。得到最優(yōu)控制力的增益反饋系數(shù)矩陣K:k = +007 * ； ； ； ；利用MATLAB/。改善這一點(diǎn)也是以后需要繼續(xù)的工作。利用 MATLAB/SIMULINK，采用濾波高斯隨機(jī)路面激勵(lì)，對主動(dòng)懸架的兩種控制模型進(jìn)行了仿真研究。(2) 計(jì)算機(jī)仿真研究具有突出要點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和認(rèn)真的工作態(tài)度使我深為敬佩和感動(dòng)。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。將主動(dòng)懸架、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)和防抱死等系統(tǒng)聯(lián)合起來進(jìn)行控制成為發(fā)展的熱點(diǎn)。3．利用 MATLABSIMULINK，對建立的基于主動(dòng)懸架的 1/4 車體二自由度動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了仿真研究，并對比被動(dòng)懸架的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。這樣既簡化了模型結(jié)構(gòu)，降低仿真難度，又能得出比較可靠的仿真結(jié)果，便于分析控制器的控制效果。但是，從上圖也可以看出，有一部分性能指標(biāo)的仿真幅頻響應(yīng)效果不佳。 本文采用福特Granada轎車模型參數(shù)[36]:由第二章所建立的七自由度整車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型方程式與系統(tǒng)狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)矩陣A，輸入矩陣B。 最優(yōu)控制力的響應(yīng)曲線、懸架動(dòng)擾度、輪胎動(dòng)載荷的響應(yīng)曲線的對比情況。加權(quán)矩陣q和能量約束系數(shù)r取值，需要經(jīng)驗(yàn)積累和反復(fù)調(diào)試。第4章 仿真與分析本章利用MATLAB/SIMULINK模塊，對被動(dòng)懸架系統(tǒng)利用系統(tǒng)的幅頻特性，分析懸架性能在一定參數(shù)下的響應(yīng)曲線。同時(shí)，為了降低控制能量的消耗，需對控制力進(jìn)行約束。線性定常系統(tǒng)可控性判別準(zhǔn)則有兩種形式，一種是先將系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)變換，把狀態(tài)方程化為約旦標(biāo)準(zhǔn)型，然后根據(jù)陣，確定系統(tǒng)的可控性；另一種方法是直接根據(jù)狀態(tài)方程的系統(tǒng)矩陣A和控制矩陣 B，來確定系統(tǒng)的可控性。此時(shí)，稱為狀態(tài)調(diào)節(jié)器問題。以狀態(tài)空間理論為基礎(chǔ)的最優(yōu)控制算法是當(dāng)前控制中采用最為普遍的控制器設(shè)計(jì)方法。本次建模依舊采取利用作動(dòng)器代替阻尼器的做法，簡化模型的復(fù)雜程度和計(jì)算的難度。利用simulink進(jìn)行仿真建模，設(shè)置參數(shù)，即可得到被動(dòng)懸架各個(gè)輸出量的的響應(yīng)曲線。從查找的文獻(xiàn)中可以發(fā)現(xiàn)一般有1/4車體的2自由度模型，包括簧載（懸置）質(zhì)量和非簧載（非懸置）質(zhì)量的垂直運(yùn)動(dòng)；1/2車體的4自由度模型，包括簧載質(zhì)量的垂直運(yùn)動(dòng)、前后軸的2個(gè)非簧載質(zhì)量的垂直運(yùn)動(dòng)以及俯仰運(yùn)動(dòng)；整車7自由度模型，包括簧載質(zhì)量的垂直、俯仰和側(cè)傾運(yùn)動(dòng)和前后軸的4個(gè)非簧載質(zhì)量的垂直運(yùn)動(dòng)；在整車7自由度模型基礎(chǔ)上增加一個(gè)座椅的垂直運(yùn)動(dòng)就構(gòu)成了整車8自由度模型；其中包括懸掛上系統(tǒng)(車架和發(fā)動(dòng)機(jī))的六個(gè)自由度、前后橋的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)共四個(gè)自由度以及座椅和人體共三個(gè)自由度的整車13自由度模型[30]。用譜函數(shù)描述路面的統(tǒng)計(jì)特性，僅與路面距離和表面粗造度有關(guān)，而與車速和時(shí)間無關(guān)，故空間譜函數(shù)描述路面特性具有唯一性。路面輸入大致可以劃分為沖擊作用和連續(xù)振動(dòng)兩類。此外，一些由外部原因引起的振動(dòng)也可以歸類為低頻振動(dòng)，如車輛加速和制動(dòng)、風(fēng)致振動(dòng)以及由車載設(shè)備等產(chǎn)生的變化力所引起的沖擊和振動(dòng)。所以，在研究用于隔振和減振的懸架模型時(shí)大都采用線性懸架模型。懸架系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜的多自由度“質(zhì)量一剛度一阻尼”振動(dòng)系統(tǒng)，對其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行精確的描述和分析是非常困難的。 3)利用軟件Mat1ab/Simulink構(gòu)建出懸架系統(tǒng)控制仿真模型。雖然主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)已在國外應(yīng)用于實(shí)車，但其市場普及依然存在很大困難，這主要有兩個(gè)方面的原因：一是成本太高；二是能量消耗過大。模型參考自適應(yīng)控制的原理是當(dāng)外界激勵(lì)條件和車輛自身參數(shù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，被控車輛的振動(dòng)輸出仍能跟蹤所選定的理想?yún)⒖寄Ｐ?。目前預(yù)見控制仍以線性時(shí)不變系統(tǒng)為對象，而車輛參數(shù)的時(shí)變性和非線性對系統(tǒng)性能的影響，還未見文獻(xiàn)加以研究[21]。線性最優(yōu)控制是建立在系統(tǒng)較為理想模型基礎(chǔ)上，采用受控對象的狀態(tài)響應(yīng)與控制輸入的加權(quán)二次型作為性能指標(biāo)，同時(shí)保證受控結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。在過去的幾十年中．國內(nèi)外許多學(xué)者在主動(dòng)懸架控制理論方面進(jìn)行了大量的研究。1989年豐田Celica車型上裝置了真正意義上的主動(dòng)油氣懸架系統(tǒng)[10]。 課題研究背景汽車懸架性能是影響汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和行駛速度的重要因素。從減少能量消耗的角度考慮，一般情況下也保留1個(gè)與作動(dòng)器并聯(lián)的傳統(tǒng)彈簧，用來支持車身的靜載質(zhì)量。 被動(dòng)懸架示意圖主動(dòng)控制懸架的最初裝置是由 AP 公司基于氣液懸架發(fā)展的一種機(jī)械系統(tǒng)[2]。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格