车辆半主动座椅悬架自适应模糊滑模控制
2021-01-29吕振鹏毕凤荣XUWang邢志伟
吕振鹏,毕凤荣,,XU Wang,马 腾,邢志伟
(1.天津大学 机械工程学院,天津 300072; 2.天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072;3. 皇家墨尔本理工大学 航空航天、机械与制造工程学院,东邦多拉 3083)
矿用汽车、拖拉机、工程机械等非道路车辆由于经常行驶在非铺装路面,承受载荷复杂,会受到各个方向的低频率高振幅的冲击振动。大量的研究表明,长时间处于低频(2~8 Hz)且高强度的振动下,会严重影响驾驶员身心健康,导致工作效率大幅度下降[1]。对于这种振动,车辆悬架的衰减作用并不明显,因此座椅减振的研究对于提高非道路车辆驾驶人员的舒适性和工作效率具有重要的意义。
半主动悬架由于其具有结构简单、成本较低、可靠性好、控制效果接近于主动悬架等优点[2-3],具有广泛的应用前景。控制算法的研究作为半主动控制的一个关键性问题,可以有效改善半主动悬架的减振性能。当前的控制算法主要有PID(Proportional Integral Derivative)控制[4]、自适应控制[5]、模糊控制[6]、H∞控制[7]等。
滑模控制由于具有很强的鲁棒性,因此在工程领域应用较为广泛。但是由于系统惯性、状态测量误差、时间滞后开关等因素的影响,使得滑模控制中存在抖振问题,会对系统的动态性能造成严重影响[8]。为了抑制滑模控制中的抖振,文献[9-10]采用饱和函数来代替趋近率切换项中的符号函数,使得系统的边界层能够随着状态轨迹不断收缩,从而有效地抑制滑模控制的抖振问题,但是边界层的引入会使得系统的鲁棒性降低,同时在滑模控制器的设计过程中,将人体简单地看作为一个单自由度模型,而未充分考虑在行车过程中人体姿态的变化对控制效果所产生的影响;……
