兼顾可靠性和能耗性的汽车主动悬架系统控制与综合

Automobile industry in a sense can be used as a symbol of the level of industrialization and modernization of a country, and also is of great significance for the city's economic development. Vehicle active suspension control has always been a hot topic in the field of vehicle and motion control. However, complex control algorithm, lower reliability and high energy consumption are the bottle necks limiting its development and application. In this project, an adaptive robust control for nonlinear full-car active suspension systems is proposed with considering reliability and energy consumption, in which nonlinearities, uncertainties, and external disturbances are all considered in a unified framework. In addition to achieving a good level of control performances, the reliability for possible faults and energy consumption of active control are all within consideration. In order to reduce the costs and possible faults, output feedback control for nonlinear active suspensions is proposed, and states observer and filtering technologies are studied to complete the unmeasurable state estimation. Finally, to improve the overall performance of chassis systems, a three-loop integrated control scheme, including inner-loop, middle-loop and outer-loop, is proposed. Finally, the proposed approaches are verified by CarSim simulations and suspension bench experiments, which can provide the theoretical foundation for practical application.

汽车工业某种意义上可以作为衡量一个国家工业化和现代化水平的标志之一，对城市经济发展也具有重要意义。主动悬架系统控制一直是汽车工业领域的热点研究问题，但复杂的控制算法、较低的可靠性和较高的能耗性是其应用与发展的瓶颈问题。本项目针对主动悬架系统，在建模中考虑到系统存在的非线性特性、不确定性、外界干扰等诸多影响因素，提出一套兼顾可靠性和能耗性的主动悬架系统自适应鲁棒控制方法，在确保悬架系统控制性能的同时对可能产生的故障影响以及能量损耗进行分析和控制，并在全状态反馈控制的基础上，提出基于部分测量状态的输出反馈控制方法，减少传感器数量、降低成本。为进一步优化底盘系统整体性能，从系统层面考虑主动悬架系统的控制器设计协调方案，使车辆在制动、转向等工况下协调各子系统的控制目标，实现全局底盘系统性能优化。最后，通过CarSim仿真和振动台架实验验证算法的有效性，为理论方法的实际应用提供依据和指导。

汽车工业某种意义上可以作为衡量一个国家工业化和现代化水平的标志之一，对城市经济发展也具有重要意义。主动悬架系统控制一直是汽车工业领域的热点研究问题，但复杂的控制算法、较低的可靠性和较高的能耗性是其应用与发展的瓶颈问题。本项目针对主动悬架系统，在建模中考虑到系统存在的非线性特性、不确定性、外界干扰等诸多影响因素，提出一套兼顾可靠性和能耗性的主动悬架系统自适应鲁棒控制方法，在确保悬架系统控制性能的同时对可能产生的故障影响以及能量损耗进行分析和控制，并在全状态反馈控制的基础上，提出基于部分测量状态的输出反馈控制方法，减少传感器数量、降低成本。为进一步优化底盘系统整体性能，从系统层面上考虑主动悬架系统的控制器设计协调方案，使车辆在制动、转向等工况下协调各子系统的控制目标，实现全局底盘系统性能优化。最后，通过CarSim仿真和振动台架实验验证算法的有效性。.在本项目支持下，项目组在基金执行期间共发表SCI检索论文22篇（其中包含本领域权威期刊IEEE Trans汇刊系列论文14篇）；会议论文6篇，授权发明专利9项。2018年-2021年项目相关论文共被SCI他引346次。.基于上述研究成果，项目负责人2019年获得黑龙江省自然科学二等奖（排名第一），2019年入选哈尔滨工业大学青年拔尖人才教授计划，2020年获得国家优秀青年科学基金项目支持（2021.01-2023.12）, 2019年和2020年连续2次入选全球高被引学者，并入选哈尔滨工业大学“青年科学家工作室”负责人。.在学生培养方面，在本项目支持下共指导博士研究生4人，硕士研究生11人，本科毕业设计11人，作为副导师协助指导博士生3人；指导的本科生张格、刘昌睿、李金宁分别获2018、2019年“哈工大英才学院十佳英才”；作为副导师所指导的博士生潘惠惠，获2019年中国自动化学会优秀博士论文（全国控制学科每年遴选10篇）。