汽车电动助力转向和主动悬架系统H∞集成控制.PDF

第20卷第1期 振 动 工 程 学 报 V01．20No．1 2007年2月 ofVibration Feb．2007 Journal Engineering 汽车电动助力转向与主动悬架系统的H∞集成控制 陈无畏1，孙启启2，初长宝1 (1．合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009；2．广州电器科学研究院，广东广州510300) 摘要：针对基于横向和垂向动力学的电动助力转向(EPS)与主动悬架(ASS)集成系统是一个多输入多输出非线性 系统的特点，设计了一种基于干扰抑制指标的H。控制策略。首先将非线性部分看成模型的摄动，对不确定性进行 频率辨识；然后根据控制目标，选择相应的加权函数和不确定性界函数，建立增广被控对象矩阵．将鲁棒性能控制 问题转化为标准的H。控制问题；最后在Matlab环境下进行了仿真计算。仿真结果表明，该集成控制方法是有效 的，能够使汽车转向行驶时的整车综合性能得到提高。 关键词：汽车；电动助力转向；主动悬架；H。控制；集成控制 中图分类号：U461；TP273 文献标识码：A 文章编号：1004—4523(2007)01—0045—07 大都采用线性模型E1~引，即使考虑到车辆各项运动 引 言 的相互于扰，也没有涉及到它们之间的非线性耦合 关系。所以，在此基础上进行汽车动力学研究，必定 车辆集成控制技术作为支配汽车各子系统协调 有失其精确性。本文采用基于横向和垂向动力学的 工作以优化车辆整体性能的一种有效手段，日趋成 EPS与ASS非线性模型，适当考虑了其中的非线性 为人们研究的热点，并且在国内外已经取得了一定 因素，可较精确地研究整车的动力学性能。考虑到非 的研究成果。文献[1]应用集成控制的思想，将汽车 线性系统的复杂性和系统设计的局限性，本文先将 主动底盘系统，包括电动助力转向系统(Electrical系统非线性部分视为模型的不确定性因素，并对其 Power SteeringSystem，简称EPS)、防抱死制动系进行频率辨识，得出其响应的界函数。然后，采用线 Brake 统(Anti—lockSystem，简称ABS)、主动悬架性鲁棒控制方法，在转向和路面随机于扰的作用下 系统(ActiveSuspensionSystem，简称ASS)等，进进行控制器的设计和求解。最终，得出了基于干扰抑 行分层集成控制，避免了单独控制各子系统的相互 制的非线性系统的集成控制器。仿真结果表明，设计 干扰，实现了整车性能的优化。文献E2-1用I，QG控的闭环系统有效地抑制了车身姿态的变化，提高了 制策略，通过对主动悬架系统和转向系统的集成控 汽车转向行驶时的轻便性、操纵稳定性和行驶平顺 制，提高了汽车在转弯和不平路面行驶情况下整车 性。 的侧向稳定性。文献i-3-1用基于随机次优控制策略， 对EPS和ASS进行集成控制，显著提高了转向轻 1 数学模型 便性、操纵稳定性和行驶平顺性等综合性能。 EPS是一种利用助力电机对汽车转向进行助 1．1整车动力学模型 力，以提高转向轻便性和操纵稳定性的电控装置。 图1为整车系统模型示意图。为表示方便，采用 ASS是一种可根据外界条件的变化来自适应改变 两个平行的坐标系。其中X。，y。，乙是以汽车质心为 悬架刚度及阻尼系数，以提高行驶平顺性和操纵稳 原