《整車高維非線性振動狀態觀測算法研究》是依託北京理工大學，由趙玉壯擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：整車高維非線性振動狀態觀測算法研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：趙玉壯
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半主動/主動懸架系統是解決車輛行駛平順性和操縱穩定性矛盾的可行方案，但大多的控制策略需要整車振動狀態已知，單純依賴感測器難以完全獲得，已經成為制約懸架控制系統性能與推廣套用的關鍵問題。.針對整車懸架系統強非線性以及高維非線性振動系統的狀態觀測等核心問題，本項目將著重研究高維非線性振動狀態觀測算法。.首先，通過懸架系統非線性特性的試驗與理論分析，建立面向觀測算法的整車高維非線性振動模型；進而，根據振動狀態觀測算法的工作特性，基於微分幾何理論，設計反饋線性化輸出函式及坐標變換系，實現高維非線性振動模型的精確線性化；然後，線上性空間中利用線性系統理論設計觀測算法反饋函式，並將反饋函式逆變換至非線性空間中；最後，結合理論研究與試驗數據，提出簧載質量分布參數線上估計方法，基於此提出觀測模型的線上校正方法，提高觀測精確。研究將為自主開發性能優良的半主動/主動懸架系統提供理論與技術基礎。
結題摘要
懸架系統主動控制是解決車輛平順性和操穩性矛盾的有效方案，大多的控制策略需要已知整車振動狀態，但部分振動狀態難以測量得到，成為制約懸架控制系統性能的關鍵問題，有必要針對整車懸架系統強非線性以及高維非線性振動系統的狀態觀測算法理論進行深入的研究。 項目的主要研究內容及取得的重要結果如下： （1）建立整車高維非線性振動系統模型，模型中充分考慮彈性元件、阻尼元件等主要部件的非線性特性，利用數值仿真方式，分析整車高維非線性振動系統的振動特性，對振動特性影響較小的非線性元件從模型中簡化，建立了7個自由度14個狀態變數的整車高維非線性振動模型，並與商業軟體整車動力學模型進行了對比，在隨機路面輸入和脈衝激勵輸入下，整車振動回響非常吻合，驗證了模型了正確性和精確性，為後續觀測算法的推導奠定了基礎； （2）基於微分幾何理論，針對整車非線性振動系統，構造恰當的輸出函式和可觀指數，通過李導數和李代數運算，推導坐標變換函式式，實現了整車非線性振動模型變換為線性空間坐標系下的整車線性振動模型，並推導證明了線性化系統在不同測量變數選取情況下的可觀測性和觀測器線性化問題的可解性，進而，針對線性空間下的整車線性振動模型，設計狀態觀測算法，並經坐標逆變換，推導得到了原坐標系下的非線性狀態觀測算法，仿真驗證了所設計的基於反饋線性化的整車高維非線性振動狀態觀測算法的有效性； （3）基於線性卡爾曼濾波算法，設計了車身簧載質量參數估計算法，能夠觀測得到當前的簧載質量參數，並反饋給整車高維非線性振動狀態觀測算法，增強觀測算法的魯棒性，提高觀測精度； （4）基於Dspace搭建了整車試驗平台進行了隨機路面道路試驗，通過實車試驗，進一步驗證了所提出的整車高維非線性振動狀態觀測算法的有效性，觀測算法能夠準確觀測得到車身的質心垂向速度、俯仰角速度、側傾角速度、車輪垂向速度等關鍵振動狀態信息，為半主動/主動懸架控制算法的實施提供了可靠的狀態信息。 項目執行期間撰寫SCI論文6篇，其中已發表4篇，已錄用2篇。撰寫EI論文並發表4篇。 項目研究實現了具有非線性懸架系統的整車振動狀態觀測，並進行了實車試驗驗證，為我國自主研發半主動/主動懸架控制系統提供了堅實的理論與技術基礎。
