论文部分内容阅读
应急救援车辆执行抢救伤员任务需要较高的行驶机动性,而其悬架系统各作动器是耦合的多输入多输出非线性系统,任何一个作动器动作都可能会引起车身姿态发生变化,影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。因此,需要对悬架系统进行解耦控制,使车辆的垂向、侧倾和俯仰运动各自独立,实现对悬架控制力的合理分配。本文结合国家重点研发计划项目“高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬架关键技术研究”(课题编号2016YFC0802902),以提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性为目的,对应急救援车辆主动悬架的解耦控制进行了研究。建立电液伺服控制悬架单元数学模型,设计阀控非对称缸PID控制器和滑模控制器,运用MATLAB进行仿真,提高执行器的动态响应速度和控制精度。建立整车九自由度非线性动力学模型,运用微分几何理论对悬架系统进行解耦控制,使车辆的垂向、侧倾和俯仰运动各自独立,实现对悬架控制力的合理分配,为整车悬架系统控制奠定理论基础。设计整车悬架系统的模糊PID控制器和LQR控制器,对解耦后的整车悬架系统进行位姿控制。在MATLAB中建立模糊PID控制器和LQR控制器的仿真模型,验证解耦控制和控制策略的有效性。进行悬架单元跟踪实验,验证所设计的滑模控制器具有良好的快速响应性能。为了进一步验证主动悬架解耦控制与控制策略的合理性与有效性,进行样车单边桥实验,结果表明基于LQR控制的解耦前主动悬架的车身垂向振动加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度均方根值与被动悬架相比分别降低了22.23%、19.28%、24.74%,解耦后分别降低了30.3%、26.13%、36.17%,表明了解耦控制与LQR控制器在提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性方面效果显著。