基于智能体理论的空气悬架车身高度控制系统研究

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空气悬架由于其低振动频率,变刚度以及车身高度可调等优良特性,得到较为广泛的应用。车身高度可调作为空气悬架的特色功能之一,备受国内外学者关注。车辆可以通过调节车身高度来缓解行车过程中平顺性和操稳性之间的矛盾,进一步提升整车性能。因此结合智能体相关理论,将先进的智能控制理念引入到车身高度调节系统,来改善车身高度控制的总体效果,对提升空气悬架整体性能具有重要的意义。本文在深入分析国内外研究现状的基础上,以空气悬架为研究对象,对其车身高度调节系统展开研究。首先,根据空气悬架充放气系统的工作原理和热力学相关理论,对系统中关键子模块建模,建立空气悬架充放气系统模型。在此基础上,结合车辆动力学,依据试验样车结构,建立空气悬架车高调节系统模型。此外,搭建了空气弹簧特性试验平台,利用台架试验获取弹簧参数。为了满足后续研究需求,基于Arduino电子原型平台设计了整车信息采集系统,并进行实车试验,验证整车动力学模型的准确性。其次,利用建立的空气悬架车高调节系统模型,展开空气悬架车身高度控制研究。根据车身高度控制系统的设计要求,设计了整车车身高度调节控制系统。其中,根据模糊控制理论设计了模糊PID车高控制器,以提升动态环境下,车高控制系统的适应性。采用扩展卡尔曼滤波器对传感器信号进行处理,以减少路面激励对系统控制的干扰。不同工况下的仿真结果表明,设计的整车车身高度控制系统可以有效的调节车身高度,为后续车身高度智能控制系统研究奠定基础。最后,结合智能体相关理论,基于分层控制架构,设计了车身高度智能控制系统总体结构。其中,利用BDI模型框架构建了作为系统上层控制器的目标车身高度控制智能体,重点设计了智能体的感知行为、推理行为、学习行为以及决策行为。在Matlab/Simulink环境下建立了车身高度智能控制系统仿真模型,并设置相应的典型工况进行仿真分析。单一工况下的仿真结果验证了学习行为的有效性以及学习效果;混合工况下的仿真结果验证了空气悬架车身高度智能控制系统的控制效果。仿真结果表明,在车身高度智能控制系统控制下,可以不恶化车辆行驶平顺性的同时,提高车辆操纵稳定性。
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