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1、碩士學(xué)位論文基于磁流變阻尼器雙曲正切逆模型的半主動(dòng)懸架H∞控制研究AH∞ControlApproachtoMR-DamperSemi-activeSuspensionviaReverseHyperbolicTangentModel盧亞慧哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：U469.72學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：629密級(jí)：公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文基于磁流變阻尼器雙曲正切逆模型的半主動(dòng)懸架H∞控制研究碩士研究生：盧亞慧導(dǎo)師：寧永臣副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：控制工程所在單位：航天學(xué)院答辯日
2、期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:U469.72U.D.C:629DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAH∞ControlApproachtoMR-DamperSemi-activeSuspensionviaReverseHyperbolicTangentModelCandidate：LuYahuiSupervisor：Vice-Prof.NingYongchenAcademicDegreeAppliedfor
3、：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要半主動(dòng)懸架具有體積小、性能好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，得到了國(guó)內(nèi)外工程界、學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。磁流變阻尼器通過(guò)輸入到阻尼器線圈中的電流大小改變阻尼力，且具有響應(yīng)的速
4、度快且耗費(fèi)能量少的特點(diǎn)，成為目前半主動(dòng)懸架的主要研究對(duì)象。對(duì)此，本文以磁流變阻尼器為對(duì)象研究半主動(dòng)懸架的控制方法。本文針對(duì)不平整路面(如凸起、凹陷)工況，根據(jù)車輛平順性和操縱性的性能要求，首先設(shè)計(jì)了對(duì)輸出阻尼力進(jìn)行控制的H∞狀態(tài)反饋控制器，并在此基礎(chǔ)上，采用磁流變阻尼器雙曲正切逆模型，將阻尼力轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)了半主動(dòng)懸架控制。而后針對(duì)H∞狀態(tài)反饋控制器要求狀態(tài)可測(cè)量，這對(duì)傳感器和測(cè)量方法提出較高要求，導(dǎo)致應(yīng)用成本較高。對(duì)此，本文進(jìn)一步考慮設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)性能需求的H∞輸出反饋控制器，以減低應(yīng)用成本，提高
5、控制器的可應(yīng)用性。為實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)懸架控制，首先根據(jù)磁流變阻尼器的強(qiáng)非線性，給出了以輸出阻尼力為控制變量、基于阻尼器逆模型將阻尼力轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電流的半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并建立了1/4懸架模型；接著在分析磁流變阻尼器的滯回、雙黏性等特性以及現(xiàn)有的阻尼器模型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真模型數(shù)據(jù)，建立了兩參數(shù)隨電流變化的磁流變阻尼器雙曲正切模型，推導(dǎo)了雙曲正切逆模型，并仿真驗(yàn)證了模型的有效性。在以阻尼力控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中，為達(dá)到懸架系統(tǒng)的控制目標(biāo)，首先分析懸架系統(tǒng)的固有屬性，給出了車輛平順性、操縱性以及懸架行程之間的制
6、約關(guān)系，對(duì)后續(xù)控制器的開(kāi)發(fā)及分析有指導(dǎo)意義。接著給出了不平整路面工況的輸入模型，為仿真分析做準(zhǔn)備。針對(duì)不平整路況、考慮懸架的性能要求給出了H∞狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)逆模型計(jì)算出電流后仿真分析驗(yàn)證了控制效果的有效性。但這種策略要求對(duì)象的狀態(tài)全部可測(cè)，給狀態(tài)不可直接測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用帶來(lái)困難，且懸架系統(tǒng)所需的傳感器數(shù)量增多，會(huì)增加整車成本，降低系統(tǒng)可靠性。因此，為減少懸架系統(tǒng)傳感器數(shù)量，針對(duì)系統(tǒng)部分狀態(tài)不可直接測(cè)量的情況，本文又設(shè)計(jì)了磁流變半主動(dòng)懸架的H∞輸出反饋控制器。該方法通過(guò)對(duì)性能輸出加權(quán)得到目標(biāo)
7、函數(shù)，解LMI線性矩陣不等式得到動(dòng)態(tài)控制器，最后，通過(guò)與H∞狀態(tài)反饋控制方法的對(duì)比分析，驗(yàn)證了所提控制方法的性能，這給低成本的半主動(dòng)懸架的研究應(yīng)用增加了可行性。關(guān)鍵詞：半主動(dòng)懸架；磁流變阻尼器；H∞控制；逆模型；I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractThesemi-activesuspensionhasadvantagesofsmallvolume,goodperformance,lowprice,andhaswontheextensiveresearchandapplicationofeng
8、ineeringandacademiccirclesbothathomeandabroad.Becauseoflesspowerconsumption,havingtheadvantagesoffastresponseandgoodcontrollability,magneto-rheological(MR)damperhasbecomeanimportantresearchobjectofthesemi-activesuspension.
