硕士论文-分数微积分理论在车辆底盘控制中的应用研究.pdf

南京林业大学
硕士学位论文
分数微积分理论在车辆底盘控制中的应用研究
姓名:陈炎冬
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:陈宁
20080601
分数微积分理论在车辆底盘控制中的应用研究摘要悬架系统和转向系统是汽车底盘控制系统中的核心部分,其性能的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性和操纵安全性。近十多年来,基于分数微积分理论发展起来的分数阶控制理论得到许多国内外专家、学者的关注,但在车辆控制应用中,只有少数外国学者在汽车悬架系统控制的研究中应用了分数阶理论,而且仍处在于起步阶段。本课题将分数微积分理论引入到底盘控制中,进行建模、仿真分析和研究。本文首先介绍了分数阶微积分的定义、性质、计算方法及控制方法等基础理论知识。然后,在对车辆悬架系统研究的基础上,结合振动控制理论和技术,设计了三种新的悬架控制系统,分别应用分数阶微积分理论的最优控制策略、刂撇呗院徒岷洗流变技术的半主动刂撇呗浴T贛痵【环境下,对上述三种控制策略下的悬架控制系统进行了建模与仿真,通过对堵访婕だ路抡娼峁治觯砻鞅疚所建立的悬架,与被动悬架相比在很大程度上降低了车身垂直加速度和轮胎动载荷,较好的改善了车辆行驶平顺性和安全性,而且悬架动挠度相对其他整数阶控制方法也有一定的改善,减小了悬架上下问发生碰撞的概率。特别指出,后两种控制策略的悬架系统,具有一定的鲁棒性,而且能耗降低,但也增加了系统的复杂性。然后在对转向系统的转向特性、动力学和运动学规律研究的基础上,建立了四轮转向系统的动力学模型,分析了前轮转角输入时的稳态和瞬态响应。然后,结合分数微积分理论提出了前馈比例控制和前馈与反馈综合控制的四轮转向系统,并在/閡环境下,建立仿真模型。从仿真结果可以得到,分数阶控制的四轮转向系统较传统的二轮转向系统无论是低速时的机动性还是高速时的稳定性都有很大的提高:与比例控制的四轮转向系统相比其性能略微变差,仍非常接近,但是在高速时汽车的转变半径相对更小,改善了汽车的转向灵活性。关键词:分数微积分:悬架;四轮转向:控制:悍抡妗
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。导师严谨治掌、孜孜不倦的钻研精神、渊博的掌识、丰富的教学实践经验、富于远见的学术眼光、甘心当人梯、诲人不倦的掌者风范以及言传身教使我受益匪浅。。。特别是机械电子工程学院徐幼林老师、陈惠明老师、。我将终身难忘。,、黄小平老师、袁成荣老师等在学习和生活上给予了我真挚的鼓励和热情的帮助。在此表示感谢感谢掌友蔡红健、孙兵凡、程强、刘杰、郭敬坤、徐顺清、刘凤、郭伟斌、邵海、赵束裕、高绍岩、银花、台永鹏、陈烨、王乃洲、吴维珍等人在我研究生学习期间给予瑟学习和生活上的支持和帮助。、帮助过我的老师、同学、朋友及亲人表示最诚挚的感谢—
第一章绪论问题的提出及研究意义其理论研究主要局限于数学理论上,因而在瓽袴砺塾τ糜谡车晕为了满足使用经济、乘坐舒适、操纵方便、安全可靠、保护环境和人类不断实现完美的追求,汽车产品已经由初期的完全机械式发展到现在的融合电子、机械、材料、控制等多种学科和科技新成果应用的阶段,而且功能越来越强,可靠性越来越高,正朝着多目标综合和智能化控制的方向发展。各种控制系统,如发动机控制、安全舒适性控制、信息传送与故障诊断系统、底盘控制、娱乐与通讯系统等,在汽车上的应用领域正在不断拓宽其中与车辆乘坐、操纵和行驶安全性能密切相关的底盘技术已成为汽车工程界研究的重点和关键问题。作为车辆操稳性和平顺性主要影响因素的悬架系统和四轮转向系统钦悼制系统中底盘控制的核心部分。悬架系统是汽车振动系统的一个重要子系统,它由弹簧和阻尼器组成,其振动传递特性对汽车性能有很大影响,设计良好的悬架系统能够有效缓和由不平