车辆主动悬架系统的自适应容错智能控制研究

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随着科技的不断发展和人们生活水平的提高,汽车成为人们生活中必不可缺的交通工具,而汽车的稳定性及驾驶安全性又是人们关注的重中之重,而主动悬架系统是保证汽车的稳定性及驾驶安全性的重要组成部分。因此,利用优秀的控制算法设计一个好的悬架系统显得极为重要,受到了越来越多的关注。而在实际生活中,执行器发生故障不可避免,当主动悬架系统的执行器发生故障时如何保证车辆的基本性能同样值得研究。本文针对主动悬架系统,主要进行以下三方面的研究:(1)针对带有位移约束和执行器故障的四分之一汽车主动悬架系统,提出了一种自适应容错控制方法。引入故障模型,并解决了四分之一主动悬架系统的执行器故障问题。利用模糊逻辑系统去逼近悬架系统中的未知连续函数。通过构造多目标约束函数,建立新的障碍李雅普诺夫函数,以保证车身的位移不违反时变约束界。利用李雅普诺夫稳定性定理,证明了所提方法的稳定性,并在仿真研究中进一步验证了所提出方法的有效性。(2)针对执行器发生故障的四分之一汽车主动悬架系统,提出了一种自适应容错控制方法。基于巴特沃斯低通滤波器,将传统意义上四分之一主动悬架的两个二阶系统变成四阶系统,整体考虑四分之一悬架系统中的所有状态,保证信息不会丢失,并建立新的状态空间表达式。引入故障模型,基于反步递推的方法并利用神经网络的逼近特征去辨识四分之一主动悬架系统中的未知连续函数,设计了相应的控制器和参数自适应律。通过李雅普诺夫稳定性理论可知,所提出的控制方法可以保证主动悬架系统中的所有信号均有界。仿真结果表明所提出的控制算法可以保证悬架的性能要求,能够实现控制目标。(3)针对具有执行器故障的四分之一主动座椅悬架系统,解决了该主动座椅悬架系统的自适应容错控制问题,进一步改进车辆的乘坐舒适性及发生故障时的稳定性。为了解决主动座椅悬架系统的执行器故障问题,设计了相应的自适应律去处理故障参数的不确定性,利用模糊逻辑系统对系统内的未知连续函数进行处理,基于反步递推技术设计了相应的控制器和自适应律。根据李雅普诺夫稳定性定理,证明了该方法可以保证主动座椅悬架系统的稳定性。在仿真研究中将此方法与其他控制方法进行比较,结果表明,所提出的自适应容错控制算法在主动悬架系统执行器发生故障情况下效果更好。同时,考虑了两种不同类型的路面干扰,进一步验证了所提方法的有效性。
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