《耦合工況下的空氣懸架車高觀測和控制算法研究》是依託北京理工大學，由陳思忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：耦合工況下的空氣懸架車高觀測和控制算法研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：陳思忠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電控空氣懸架能夠主動調整車輛高度，提高惡劣路面通過性和高速行駛穩定性，但大多只能在良好路面行駛或靜止時進行調整，在惡劣路面行駛時進行調整難以保證控制精度，成為制約電控空氣懸架性能提升與推廣套用的關鍵問題。 針對空氣懸架在惡劣路況的車高觀測和精確控制等核心問題，項目將著重開展路面激勵與充放氣耦合工況的空氣懸架車高觀測和控制算法研究。 首先，通過空氣懸架各部件特性試驗與分析，建立路面激勵與充放氣耦合工況下的空氣懸架非線性數學模型；進而，基於非線性狀態觀測理論，設計滑模觀測算法，實現耦合工況下的車高觀測；然後，基於微分幾何理論，設計反饋線性化坐標變換系，實現非線性系統的精確線性化，線上性空間中設計最優控制算法，並將最優控制函式逆變換至非線性空間中；最後，基於半實物仿真平台，對耦合工況下的空氣懸架車高觀測和控制算法進行驗證。研究將為自主研發高性能電控空氣懸架系統提供理論與技術基礎。
結題摘要
項目針對空氣懸架系統在路面激勵和充放氣過程耦合作用下的車高控制問題，開展了耦合工況下的車高觀測和控制算法研究。 首先，分別建立了路面激勵和充放氣過程單一工況下的空氣懸架非線性模型，以空氣彈簧壓力梯度方程為契合點，將空氣懸架系統的非線性振動模型和充放氣非線性模型進行聯立，得到了空氣彈簧內部壓力梯度統一方程，通過統一方程可以同時體現出路面激勵和充放氣過程耦合作用對空氣彈簧內部壓力影響； 進而，基於得到的統一方程，將表徵車身高度的懸架靜平衡位置推導為狀態變數之一，並整理得到空氣懸架整車的非線性狀態方程，根據非線性狀態觀測理論，設計了無跡卡爾曼狀態觀測器，以實時測得的懸架動撓度以及空氣彈簧瞬態壓力作為狀態觀測算法輸入量，實現了耦合工況下車高觀測算法對懸架靜平衡位置的精確估計； 然後，針對非線性系統方程，構造反饋線性化輸出函式，依據輸出函式建立坐標變換系，在坐標變換後的線性域內，將車高觀測值與目標車高值的誤差為零作為控制目標，以電磁閥開啟比例作為控制輸出量，設計線性域內的車高控制算法，並反饋至非線性域中，通過聯合仿真驗證了基於車高觀測的耦合工況下車高控制算法的可行性和魯棒性，該算法能夠在路面擾動存在時，精確控制車身高度； 最終，基於裝備了空氣懸架的乘用車進行了靜止工況和隨機路面行駛工況下的車高觀測與控制算法的實車道路試驗，並採用了車輛姿態測量單元輔助採集車高控制過程中的車身姿態。實車試驗表明，所提出的耦合工況下車高觀測和控制算法能夠有效提高車輛靜止工況和隨機路面行駛耦合工況下的車高控制精度，減少路面擾動對車高控制過程的影響，減少車高控制過程中由空氣彈簧非線性及遲滯性導致的超調現象。
