汽车主动悬架与电动助力转向结构/控制集成优化研究

各种电子技术和控制系统在汽车底盘上的广泛应用,大大改善了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性等动力学特性。但是,这些控制系统都是针对提高车辆的某一项性能指标而设计的,整车性能的改善则依赖于汽车底盘各子系统的协调工作。基于此,本文对直接影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性的两个电子控制系统——主动悬架(ASS)和电动助力转向系统(EPS)进行了集成控制研究。首先建立了主动悬架和电动助力转向的动力学模型,采用两种集成控制策略实现了集成控制:一是分别控制ASS和EPS,通过两者状态变量的耦合实现参数传递从而实现集成控制;二是设计一个LQG控制器,实现对两者的集成控制。在此基础上,针对传统的先设计机械结构后设计其控制系统易失去全局最优的缺陷,提出了对主动悬架和电动助力转向系统的结构参数和控制参数同时进行优化设计研究。考虑到这种并行优化设计的多变量、目标函数复杂的特点,选用模拟退火算法进行优化计算。仿真计算和道路试验均表明经过集成控制和集成优化设计后,汽车的行驶平顺性和操纵稳定性等综合动力学特性得到了改善。此集成控制和集成优化的方法还可以应用于汽车底盘系统的综合设计和其他机电控制领域。