汽车主动悬架的混合建模及智能控制方法研究

Active suspension is an important component of the modern vehicle, which affects vehicle riding, handling stability and passenger comfort significantly. It has important theoretical value and practical significance to research the modeling of active suspension and the corresponding control methods to improve the vehicle performance. This project will investigate the hybrid modeling and intelligent control for active suspension. First, by combining the mechanism modeling with the intelligent modeling, the hybrid intelligent model of the active suspension will be established, which can describe the dynamical characteristics more accurately. Then, based on the hybrid intelligent model considering with the non-smooth nonlinear characteristics including dead zone and hysteresis, this project will study the fuzzy control problem for the active suspension with the displacement constraint, and the fuzzy tolerant control problem in the presence of the actuator fault. Third, the intelligent optimal control for active suspension will be studied, and vehicle riding and handling stability and passenger comfort are taken as the objective function. Finally, the effectiveness of the proposed control algorithms will be verified and validated based on our physically experimental platform. This project will provide novel methods and theory for modeling and control of the active suspension. The successful completion of the proposed project has important theoretical value and practical significance.

主动悬架是现代车辆的重要组成部分，直接影响车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性。因此，研究主动悬架的建模和控制方法对于提高车辆的运行性能具有重要的理论价值及实际意义。本项目进行汽车主动悬架的混合建模和智能控制方法的研究，包括：将机理建模和智能建模方法相结合，建立能够充分反映主动悬架动态特性的混合智能模型；利用主动悬架的混合智能模型，考虑“死区”、“迟滞”等非光滑输入环节的影响，针对主动悬架的行程约束和执行器故障等问题，研究主动悬架的模糊约束控制和模糊容错控制方法；利用主动悬架的混合智能模型，以车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性为优化目标，研究主动悬架的智能优化控制方法；开发相应的主动悬架控制器进行实验研究。本项目的研究可为汽车主动悬架的建模及控制提供新的方法和理论，具有重要的理论意义和应用价值。

本项目以汽车悬架为研究对象，研究了悬架系统的建模、控制及优化等问题。本项目建立了能够充分反映悬架动态特性的数学模型；利用非线性控制、智能控制等理论，提出了一系列的悬架控制方法，包括悬架的非线性滑模控制、考虑非光滑输入环节影响的悬架非线性自适应控制、悬架系统的模糊自适应容错控制等控制方法；以车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性为优化目标，提出了一系列的悬架优化控制方法，包括基于路面识别的汽车悬架预瞄优化控制、考虑作动器动态特性的汽车悬架模糊优化控制、考虑不确定性的汽车悬架鲁棒优化控制等等。本项目设计并开发了悬架系统的半实物仿真平台，利用该仿真平台进行了实验研究，证明了方法的有效性。本项目为汽车悬架系统、车辆电气控制以及其他机电系统的建模、控制和优化提供了新的方法和理论。同时，应用本项目所取得的部分成果，解决了特种车辆的电气控制、电控系统故障诊断等多项企业亟待解决的关键核心技术问题，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。.本项目成果共发表学术论文12篇，其中在《IEEE Transactions on Cybernetics》、《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》等国际期刊上发表论文8篇，在《控制与决策》等国内核心期刊上发表论文2篇，在重要学术会议上发表论文2篇。6篇论文被SCI收录，2篇论文被EI收录。项目成果共授权专利7项。