《基於Ito隨機理論的ECAS車輛車身高度調節機理分析與控制》是依託江蘇大學，由徐興擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於Ito隨機理論的ECAS車輛車身高度調節機理分析與控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐興
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以車身高度調節系統為研究對象，結合氣體熱力學與車輛動力學理論，採用包含感測器及執行機構的車身高度調節系統動力學廣義模型，分析車身高度調節系統的參數靈敏度，探索車身高度調節系統的工作規律。將車輛行駛狀態下車身高度調節過程模型歸納為非線性Ito隨機微分方程，考慮車輛行駛工況不同及載荷分布不確定，圍繞車身高度調節系統的不同工作點，基於非線性Ito微分方程的分析方法及理論，計算車身高度調節系統狀態轉移密度函式及穩態分布，以研究車身高度調節系統過程穩定的決定因素及系統的穩定區域。設計系統狀態觀測器，利用Backstepping遞歸設計方法構建車身高度調節過程控制系統，解決隨機非線性車身高度調節系統的輸出反饋鎮定問題，改善車身高度調節品質，且滿足整車車身姿態的穩定。研究結果將為車身高度調節系統提供科學的理論分析基礎以及穩定、可靠的控制系統設計方法，對推動ECAS系統套用、提高車輛綜合性能有重要作用。
結題摘要
本項目圍繞著ECAS系統核心部分-車身高度調節系統開展研究，按照系統建模-特性分析-魯棒控制的研究思路進行。車身高度系統的調節機理其本質是對空氣彈簧的充放氣過程，車身高度變化是ECAS系統的關鍵信息。在車輛行駛過程中，車身載荷分布不均勻性和來自路面隨機激勵干擾是控制系統魯棒鎮定的目標，因此所研究系統可以歸納為典型的不確定Ito隨機過程，通過Ito微分方程組描述ECAS車身高度變化過程。在車身高度機理分析的基礎上，建立四分之一和整車的車身高度調節模型，將輪胎和地面激勵都歸結到懸架動行程（空氣彈簧高度）存在隨機干擾中，降低了系統模型的維度。利用非線性理論分析ECAS系統的穩定性，研究發現三次截斷後ECAS車身高度系統在孤立平衡點臨界穩定性與減振器阻尼係數的一次項和平方項相關。在設計ECAS車身高度調節系統時，路面不平度作為隨機干擾考慮進車身高度信息中，將ECAS車身高度控制轉化為依機率意義下系統鎮定，從而求解控制量。就整車系統而言，增加了車身姿態穩定控制器，在車身高度跟蹤過程中，根據車身姿態穩定控制器對計算控制量進行二次修正，以滿足高度切換時車身姿態平穩。本項目搭建了整車試驗台架，開發了子系統控制器，採用快速原型完成整車協調控制算法設計，驗證了所設計控制系統的穩定性與魯棒性。此外，在ECAS系統基礎上，本項目拓展研究了基於車身穩定的互聯空氣懸架系統，構建了橫向互聯空氣彈簧氣體流量互動模型，研究了互聯空氣懸架對整車性能的影響，整車空氣彈簧間可實現有選擇的相互連通，在車輛動態行駛過程中空氣彈簧間氣體能夠自由交換；以節能為目的，通過增加蓄能低壓腔的方式（低壓腔內壓力大於大氣壓，但小於空氣彈簧工作氣壓），實現車身高度氣路系統的閉環，在車身高度需要降低時，將空氣彈簧內的高壓氣體排到低壓腔中，以備循環使用，一定條件下啟動空氣壓縮機，把低壓腔內的氣體升壓至高壓腔中，這樣只有空氣懸架系統自身的能量消耗，而不直接浪費高壓氣體，能夠達到明顯的節能效果，改善車身高度調節過程的穩定性。
