【摘 要】
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随着科技的发展和人类生活水平的提高,汽车已经成为人们必不可少的一项交通工具。汽车悬架系统作为有效提高乘坐舒适性和驾驶安全性的关键也受到了学者们的广泛关注。而随机扰动一直都是困扰汽车悬架系统控制设计的一个重要问题,解决随机干扰问题可以有效提高悬架控制系统的性能。因此,汽车主动悬架随机控制的研究具有重要的理论与实际意义。本文基于自适应Backstepping控制方法,针对几类典型的汽车电磁主动悬架系统
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随着科技的发展和人类生活水平的提高,汽车已经成为人们必不可少的一项交通工具。汽车悬架系统作为有效提高乘坐舒适性和驾驶安全性的关键也受到了学者们的广泛关注。而随机扰动一直都是困扰汽车悬架系统控制设计的一个重要问题,解决随机干扰问题可以有效提高悬架控制系统的性能。因此,汽车主动悬架随机控制的研究具有重要的理论与实际意义。本文基于自适应Backstepping控制方法,针对几类典型的汽车电磁主动悬架系统,研究其自适应随机控制设计及闭环系统稳定性分析问题。具体内容如下:(1)针对一类带有随机干扰的四分之一汽车主动悬架系统,解决了车辆悬架的稳定性问题。通过粗糙路面车辆匀速行驶的受力分析,实现随机系统的建立。运用FLSs逼近未知的非线性函数,同时利用中值定理确保仿射虚拟控制变量和控制输入的存在性。结合Backstepping控制方法,设计自适应控制器。基于Lyapunov稳定性理论,证明设计的控制方案可以将车辆簧载和非簧载的位移和速度降低到一个平稳的水平。最后,针对汽车悬架系统进行仿真研究,考虑到设计参数对仿真结果的影响,选取不同的设计参数进行对比仿真,进一步验证选取合适设计参数时控制方法的可行性与有效性。(2)针对一类带有未知时变时滞和动态突变故障的随机扰动汽车悬架系统,研究其自适应模糊容错控制设计方法,进而提高车辆在含有未知不确定性情况下的稳定性。考虑到悬架空间中弹簧和阻尼的非线性特性,应用FLSs来识别系统中的未知动态,结合Backstepping控制技术对控制器进行设计。通过对未知时变时滞和动态突变故障的处理,有助于解决车辆行驶过程中的突发事件和传输延迟。基于Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的所有信号都是依概率渐近稳定。最后,针对带有未知时滞和骤变故障的汽车悬架系统进行仿真研究,通过对比考虑系统中存在骤变故障和不考虑骤变故障的仿真结果,来验证控制方法的在系统中存在故障时的有效性。(3)针对一类带有随机干扰的状态不可测汽车主动悬架系统,提出基于观测器的自适应模糊随机控制设计方法。假设悬架系统包含不可测状态,在控制设计过程中,采用FLSs逼近未知非线性函数,并建立状态观测器估计不可测状态。基于自适应backstepping控制技术,设计自适应模糊控制器。结合Lyapunov稳定性理论,严格证明悬架系统的所有信号依概率趋于稳定。最后,最后针对状态不可测汽车悬架系统进行仿真研究,通过仿真算例对比选取三组不同设计参数的仿真结果,验证选取合适设计参数时控制方案可以有效提高悬架的性能,包括簧载和非簧载的速度和位移都能达到理想的状态。
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