磁流变整车悬架系统半主动解耦控制研究

磁流变阻尼器（MRD）作为未来智能车辆悬架设计的关键器件，其半主动控制研究近年来受到国内外学者的高度关注。然而，对磁流变（MR）整车多悬架性能目标的自适应控制、MRD滞环非线性控制和四个MRD协调控制的半主动控制研究还有待进一步深入。本项目整体上从三个方面进行深化研究：1）以依维柯（IVECO）汽车三维7-DoF整车悬架系统为对象，建立包含四个"四分之一"车辆MR悬架子系统的MR整车动力学解耦模型；2）针对MRD的滞环非线性，分析MR整车悬架多输入滞后非线性系统发生混沌运动的机理，并研究其混沌控制方法；3）根据上述提出的MR整车悬架系统动力学解耦模型和混沌控制方法，结合申请人提出的"四分之一"车辆MR悬架子系统的半主动自适应控制方法，设计一种新的能实现对MR整车4个MR悬架子系统的解耦控制，混沌控制和多悬架性能目标自适应控制的半主动解耦控制器，并开展相应的实验研究等工作。

应用新型磁流变阻尼器的车辆悬架系统的半主动控制研究是近十年来的国内外研究的热点课题之一，关于磁流变阻尼器的滞环非线性控制及其整车四组磁流变悬架子系统的协调控制问题是目前该课题研究的挑战性工作。为推动磁流变智能车辆悬架系统的应用，课题组成员针对提出的磁流变整车悬架系统半主动解耦控制的创新研究设想，在如下五个方面进行了深入的研究：一是提出了一种新的基于簧载和非簧载双可控阻尼器的新型“四分之一”车辆可控悬架子系统结构，不改变车辆基本悬架结构，工程可实现，并首次定义了悬架耦合阻尼力的概念。因此，可实现磁流变半车悬架系统的完全结构解耦控制，并能拓展到磁流变整车悬架系统的完全结构解耦控制，从而将对整车悬架系统的控制等效转化为对其各悬架子系统的独立控制，可以直接应用针对“四分之一”车辆磁流变悬架子系统的半主动控制策略，以极大地简化磁流变整车悬架系统协调控制的复杂性和提高系统的控制实时性；二是针对“四分之一”车辆磁流变悬架子系统，根据提出的改进型磁流变阻尼器Bouc-wen滞环阻尼力-速度模型，提出了一种新的基于逆模型和滑模控制策略的自适应半主动控制方法，在车辆簧载质量变化和不同行驶速度下具有良好的鲁棒控制特性，能实现共振抑制、振动隔离、路面接触和滞环补偿等多悬架目标性能；三是针对磁流变整车悬架系统的结构特点，考虑整车前、后轮的间距，采用带延时的谐波、平滑脉冲及实测的随机路面信号作为路面对车轮的激励输入，以及对车辆左、右轮施加不对称幅值激励输入，提出了对整车垂直、俯仰与侧倾运动多目标悬架性能进行更为接近实际的系统评价方法；四是鉴于磁流变阻尼器是一种特殊的电磁控制器件和车辆运行的安全重要性，在开展一般性电子系统电磁兼容机理分析与建模方法基础上，对磁流变阻尼器及其悬架系统的电磁兼容问题进行了初步的研究；五是由于磁流变阻尼器是一种具有滞环特性的智能器件，以及磁流变车辆悬架系统是以典型具有时滞特性的多输入-多输出非线性系统，对一类非线性系统的鲁棒控制和混动运动也进行了初步的研究。通过本项目的执行，已取得了一批重要的发明专利、SCI收录论文等研究成果，建立了比较系统的磁流变智能车辆悬架系统半主动解耦控制的理论体系和实验研究方法，为进一步开展磁流变智能车辆悬架系统的应用研究奠定了重要的理论基础。