車輛電動(dòng)靜液壓作動(dòng)器的半主動(dòng)懸架時(shí)滯補(bǔ)償控制

寇發(fā)榮　范養(yǎng)強(qiáng)　張傳偉　杜嘉峰　王　哲

西安科技大學(xué)，西安，710054

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車輛電動(dòng)靜液壓作動(dòng)器的半主動(dòng)懸架時(shí)滯補(bǔ)償控制

寇發(fā)榮范養(yǎng)強(qiáng)張傳偉杜嘉峰王哲

西安科技大學(xué)，西安，710054

為了改善車輛行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了一種基于電動(dòng)靜液壓作動(dòng)器(EHA)的車輛半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)。進(jìn)行了EHA作動(dòng)器的性能試驗(yàn)分析，建立了EHA半主動(dòng)懸架的鍵合圖模型，計(jì)算了EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的臨界時(shí)滯，分析了時(shí)滯對(duì)EHA半主動(dòng)懸架幅頻特性和減振性能的影響，設(shè)計(jì)了Smith預(yù)估時(shí)滯補(bǔ)償控制器，進(jìn)行了EHA模糊控制半主動(dòng)懸架的時(shí)滯補(bǔ)償仿真分析。結(jié)果表明，EHA半主動(dòng)懸架具有較好的阻尼可控性；然而隨著時(shí)滯的增大，懸架系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)“輪跳”現(xiàn)象；在Smith時(shí)滯預(yù)估補(bǔ)償控制下，EHA半主動(dòng)懸架的簧載質(zhì)量加速度減小約30%，輪胎動(dòng)載荷減小約20%。

電動(dòng)靜液壓作動(dòng)器；半主動(dòng)懸架；模糊控制；預(yù)估時(shí)滯補(bǔ)償

0　引言

可控懸架已成為車輛懸架技術(shù)發(fā)展的方向。根據(jù)工作機(jī)理及調(diào)節(jié)對(duì)象的不同，可控懸架又可分為半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。半主動(dòng)懸架介于被動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架之間，具有與主動(dòng)懸架較為接近的控制效果[1-2]。然而，時(shí)滯問(wèn)題一直是影響可控懸架動(dòng)態(tài)性能的主要因素之一，包括以下幾個(gè)方面：①傳感器采集信號(hào)過(guò)程的時(shí)滯；②信號(hào)由傳感器傳送到控制器的時(shí)滯；③控制器計(jì)算的時(shí)滯；④控制信號(hào)由控制器傳送到作動(dòng)器的時(shí)滯；⑤作動(dòng)器建立控制作用的時(shí)滯；⑥作動(dòng)器動(dòng)作的時(shí)滯。時(shí)滯不僅會(huì)影響懸架系統(tǒng)的性能，而且可能導(dǎo)致嚴(yán)重的“輪跳”現(xiàn)象致使懸架系統(tǒng)失穩(wěn)，從而嚴(yán)重影響車輛安全性。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后開展了對(duì)可控懸架時(shí)滯穩(wěn)定性問(wèn)題的研究[3-5]。文獻(xiàn)[6-7]針對(duì)基于可調(diào)阻尼減振器的半主動(dòng)懸架設(shè)計(jì)了時(shí)滯補(bǔ)償控制器，以解決半主動(dòng)懸架控制中的“不合拍”問(wèn)題；文獻(xiàn)[8]提出了一種綜合考慮系統(tǒng)輸入時(shí)滯和控制器攝動(dòng)的輸出反饋控制器的設(shè)計(jì)方法，使懸架仍然能保證自身的性能。

本文提出了基于電動(dòng)靜液壓作動(dòng)器(electro-hydrostatic actuator，EHA)的車輛半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)[9]，并開展其力學(xué)特性試驗(yàn)，考慮EHA半主動(dòng)懸架控制時(shí)滯，計(jì)算EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的臨界時(shí)滯，分析時(shí)滯對(duì)EHA半主動(dòng)懸架幅頻特性和減振效果的影響，采取Smith 預(yù)估補(bǔ)償策略對(duì)EHA半主動(dòng)懸架進(jìn)行模糊時(shí)滯補(bǔ)償控制。

1　EHA半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)

1.1EHA半主動(dòng)懸架的工作原理

EHA半主動(dòng)懸架的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。該半主動(dòng)懸架主要由EHA作動(dòng)器和彈簧組成，其中,EHA作動(dòng)器由無(wú)刷直流電機(jī)(發(fā)電機(jī))、液壓泵(液壓馬達(dá))、液壓缸及控制器、傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、蓄能電路、蓄能電源等構(gòu)成。

1.電源　2.控制器　3.車輪　4,8.傳感器　5.車橋6.彈簧　7.車身　9.液壓缸　10.液壓泵　11.無(wú)刷電機(jī) 圖1　EHA半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)

當(dāng)切斷電源供電或電源電量不足時(shí)，在車身振動(dòng)作用下液壓缸隨動(dòng)工作，液壓泵作為液壓馬達(dá)工作，直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，把振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)在蓄電電容或電池中，同時(shí)可通過(guò)控制電磁阻力，產(chǎn)生再生制動(dòng)力矩，實(shí)現(xiàn)懸架的半主動(dòng)控制。如果接通蓄能電源供電，通過(guò)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而使液壓泵的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向也得到控制，從而調(diào)節(jié)液壓缸的阻尼力，也可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制功能。

1.2EHA作動(dòng)器的力學(xué)特性

為了驗(yàn)證EHA半主動(dòng)懸架作動(dòng)器的可行性及力學(xué)特性，試制了EHA作動(dòng)器原理樣機(jī)，并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)QC/T545-1999《汽車筒式減振器臺(tái)架試驗(yàn)方法》，進(jìn)行了半主動(dòng)懸架作動(dòng)器的力學(xué)特性試驗(yàn)，如圖2所示。

圖2　EHA半主動(dòng)懸架作動(dòng)器試驗(yàn)

將振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)設(shè)置為正弦輸入：激振頻率為1 Hz，振幅為15 mm。為了實(shí)現(xiàn)EHA作動(dòng)器的可控阻尼力，通過(guò)分別為直流電機(jī)串聯(lián)0.5、0.65、0.75、0.85電阻以及斷開電路，起到改變作動(dòng)器阻尼力的作用。圖3和圖4所示分別為EHA作動(dòng)器的示功圖特性和速度特性曲線。

圖3　阻尼力-位移曲線

圖4　阻尼力-速度曲線

從圖3和圖4中可以看出，當(dāng)直流電機(jī)串接電阻R為0.5時(shí)，其阻尼力可達(dá)4 kN。隨著直流電機(jī)外接電阻值的增大，EHA作動(dòng)器的阻尼力變小，主要是因?yàn)殡S著外接電阻值增大，直流電機(jī)的電流變小，由于直流電機(jī)的扭矩與電流成正比，故阻尼力變小。當(dāng)電路為開路時(shí)，電機(jī)不再起作用，此時(shí)作動(dòng)器中僅有黏滯阻尼力發(fā)揮作用。

由EHA作動(dòng)器力學(xué)特性試驗(yàn)分析可以看出，通過(guò)改變外接負(fù)載阻值可以改變作動(dòng)器阻尼力，因此，EHA作動(dòng)器具有良好的阻尼可調(diào)特性，從而保證了EHA半主動(dòng)懸架功能實(shí)現(xiàn)的可行性。

2　含時(shí)滯的EHA半主動(dòng)懸架模型的建立

2.1含時(shí)滯的EHA半主動(dòng)懸架力學(xué)模型

根據(jù)圖1所示的半主動(dòng)懸架基本結(jié)構(gòu)，建立1/4汽車二自由度半主動(dòng)懸架力學(xué)模型，如圖5所示。

圖5　二自由度主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型

懸架作動(dòng)器的阻尼力u由黏滯阻尼力Fs和可控阻尼力Fr組成。本文主要考慮可控阻尼力產(chǎn)生的時(shí)滯作用。設(shè)系統(tǒng)黏滯阻尼系數(shù)為cs，可控阻尼系數(shù)為cr，系統(tǒng)時(shí)滯為τ，則有

(1)

(2)

(3)

按照牛頓運(yùn)動(dòng)定理，得出含時(shí)滯的半主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)方程：

(4)

式中，ms為簧載質(zhì)量；mu為非簧載質(zhì)量；kt為輪胎剛度；ks為懸架剛度；z為路面激勵(lì)；x1為非簧載質(zhì)量位移；x2為簧載質(zhì)量位移。

2.2EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)鍵合圖模型的建立

EHA半主動(dòng)懸架是包含直流電機(jī)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜機(jī)電液一體化系統(tǒng)。如果采用傳統(tǒng)的建模方法，建模難度大，準(zhǔn)確性低。本文利用鍵合圖進(jìn)行建模，將機(jī)電部分和液壓部分的復(fù)雜物理關(guān)系統(tǒng)一用勢(shì)、流等變量來(lái)表示，同時(shí)按照能量單元之間的實(shí)際存在關(guān)系用一組相當(dāng)少的物理元件相互連接，最終組成系統(tǒng)動(dòng)態(tài)綜合模型。

按照鍵合圖的建模方法分別建立直流電機(jī)、液壓泵、液壓缸等鍵合圖模型，最終得到EHA作動(dòng)器鍵合圖模型[10]。在建立半主動(dòng)懸架系統(tǒng)鍵合圖模型的基礎(chǔ)上，將EHA作動(dòng)器和懸架系統(tǒng)的鍵合圖模型進(jìn)行耦合，最終得到EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的鍵合圖模型。按照鍵合圖的求解方法，進(jìn)一步得到EHA半主動(dòng)懸架的方框圖，然后根據(jù)系統(tǒng)方框圖在MATLAB中建立系統(tǒng)仿真模型。

3　EHA半主動(dòng)懸架統(tǒng)臨界時(shí)滯計(jì)算

臨界時(shí)滯是時(shí)滯系統(tǒng)由漸進(jìn)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)的臨界點(diǎn),是表征時(shí)滯系統(tǒng)保持穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所能夠允許的最長(zhǎng)遲滯時(shí)間。按照含時(shí)滯的線性常微分方程理論，半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的微分方程(式(4))解的形式如下：

xi(t)=Xieλt

(5)

式中，Xi為xi經(jīng)過(guò)拉氏變換的變量，i=1,2。

將式(5)代入式(4)，并根據(jù)微分方程非零解的存在條件得到特征方程：

(6)

半主動(dòng)懸架系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定的充分必要條件是式(6)所有的根都有負(fù)實(shí)部。系統(tǒng)失穩(wěn)的臨界條件是式(6)有純虛根λ=iω，系統(tǒng)失穩(wěn)后將以ω為基頻做自激振動(dòng)。為了計(jì)算系統(tǒng)失穩(wěn)的臨界條件，將λ=iω代入式(6)，分離實(shí)部和虛部得到方程有純虛根的條件[11]：

(7)

如果式(7)沒有實(shí)根，則EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)在任何時(shí)滯條件下都處于穩(wěn)定狀態(tài)。計(jì)算可得系統(tǒng)的臨界時(shí)滯計(jì)算公式：

(8)

當(dāng)EHA半主動(dòng)懸架參數(shù)一定時(shí)，根據(jù)式(8)可以得到可調(diào)阻尼cr與臨界時(shí)滯τ的關(guān)系，如圖6所示?？梢钥闯觯寒?dāng)基值阻尼cs一定時(shí)，臨界時(shí)滯τ隨可控阻尼cr的增大而減?。划?dāng)可控阻尼cr足夠小時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入全時(shí)滯穩(wěn)定狀態(tài)。

圖6　可控阻尼與臨界時(shí)滯關(guān)系

圖7所示為當(dāng)系統(tǒng)基值阻尼變化時(shí)基值阻尼cs與可調(diào)阻尼cr之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)，圖7還給出了基值阻尼與可控阻尼對(duì)系統(tǒng)全時(shí)滯穩(wěn)定區(qū)域的影響。由圖7可以看出：當(dāng)基值阻尼cs大于可控阻尼cr時(shí)，懸架系統(tǒng)進(jìn)入全時(shí)滯穩(wěn)定狀態(tài)。

圖7　(cs,cr)平面內(nèi)全時(shí)滯穩(wěn)定區(qū)域

圖8所示為臨界時(shí)滯、可控阻尼和基值阻尼三者之間的關(guān)系。

圖8　基值阻尼、可控阻尼與臨界時(shí)滯關(guān)系

4　EHA半主動(dòng)懸架的時(shí)滯補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)

4.1EHA半主動(dòng)懸架模糊控制器

模糊控制是目前工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的一種控制策略，具有很好的魯棒性和非線性系統(tǒng)適應(yīng)性。模糊控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器。圖9為模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖9　模糊控制器結(jié)構(gòu)

由于EHA半主動(dòng)懸架是通過(guò)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸控制的，故本文選擇模糊控制輸出量為占空比α，輸入量為簧載質(zhì)量的位移偏差e及其變化率ec，同時(shí)選擇7個(gè)模糊集合對(duì)輸入和輸出狀態(tài)進(jìn)行描述，即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZE)、負(fù)小(NS) 、負(fù)中(NM)和負(fù)大(NB)，設(shè)輸入量的論域均為[-6,6]，輸出變量U的論域?yàn)閇-6,6]，同時(shí)在滿足控制精度的前提下選擇三角形隸屬度函數(shù)。在MATLAB軟件中設(shè)計(jì)EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)模糊控制器，同時(shí)得到輸入量e、ec以及輸出量u之間的關(guān)系，如圖10所示。

圖10　輸入量與輸出量之間的關(guān)系

圖11所示為含時(shí)滯的模糊控制半主動(dòng)懸架Simulink仿真模型。

圖11　含時(shí)滯的模糊控制半主動(dòng)懸架仿真模型

4.2EHA半主動(dòng)懸架的預(yù)估時(shí)滯補(bǔ)償控制器

4.2.1Smith預(yù)估時(shí)滯補(bǔ)償原理

Smith預(yù)估補(bǔ)償控制策略是目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的時(shí)滯控制策略[12]，如圖12所示。該方法的基本原理是給系統(tǒng)的控制回路引入一個(gè)與懸架系統(tǒng)相并聯(lián)的反饋環(huán)節(jié)，即預(yù)估補(bǔ)償器，該環(huán)節(jié)由預(yù)測(cè)單元G0(s)和超越單元eτs組成。預(yù)測(cè)單元提前預(yù)測(cè)出半主動(dòng)懸架的動(dòng)態(tài)模型，然后經(jīng)由超越單元eτs將被延遲了時(shí)間τ的被控量提前送入控制器，從而使得懸架作動(dòng)器提前動(dòng)作，抵消時(shí)滯對(duì)于半主動(dòng)的影響，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性[13-14]。

圖12　Smith預(yù)估補(bǔ)償控制原理

由于EHA半主動(dòng)懸架的可控阻尼力是時(shí)變的，反饋環(huán)節(jié)中的Smith預(yù)估補(bǔ)償單元的時(shí)滯τ應(yīng)該根據(jù)EHA半主動(dòng)懸架實(shí)時(shí)可控阻尼的大小和臨界時(shí)滯計(jì)算公式得出，從而取得動(dòng)態(tài)控制EHA半主動(dòng)懸架的效果。

4.2.2EHA半主動(dòng)懸架時(shí)滯補(bǔ)償控制器模型

利用鍵合圖的求解方法得到EHA半主動(dòng)懸架Simulink仿真模型，并與圖11所示的模糊控制器聯(lián)立。根據(jù)圖12所示的Smith預(yù)估補(bǔ)償控制原理，在該模糊控制懸架系統(tǒng)中設(shè)計(jì)時(shí)滯預(yù)估補(bǔ)償器，最終得到具有時(shí)滯補(bǔ)償?shù)哪：刂艵HA半主動(dòng)懸架Simulink仿真模型，如圖13所示。

圖13　EHA半主動(dòng)懸架時(shí)滯補(bǔ)償控制模型

5　EHA半主動(dòng)懸架預(yù)估時(shí)滯補(bǔ)償控制仿真

5.1時(shí)滯對(duì)EHA半主動(dòng)懸架的影響

5.1.1時(shí)滯對(duì)EHA半主動(dòng)懸架幅頻特性的影響

根據(jù)二自由度彈簧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)的幅頻特性求法，首先應(yīng)求出EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)[15]。對(duì)式(4)的EHA半主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行傅里葉變換：

(9)

由式(9)得到路面激勵(lì)對(duì)簧載質(zhì)量位移的幅頻特性：

(10)

A1=ks+jωcs-jωcrejωτ

A2=-ω2ms+ks+jωcs-jωcrejωτ

A3=-ω2mu+ks+kt+jωcs-jωcrejωτ

根據(jù)式(10)即可得到在不同時(shí)滯下的EHA半主動(dòng)懸架幅頻特性曲線，如圖14和圖15所示。

圖14　小時(shí)滯對(duì)幅頻特性的影響

由圖14可以看出：隨著時(shí)滯的增大，EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的一階和二階主振型的振動(dòng)幅值明顯增大；同時(shí)，一階主振型的共振頻率逐漸增大，二階主振型共振頻率逐漸減小。

圖15　大時(shí)滯對(duì)幅頻特性的影響

由圖15可以看出：當(dāng)時(shí)滯繼續(xù)增大時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)振峰，車輛會(huì)因此而出現(xiàn)“輪跳”現(xiàn)象，從而影響了汽車的行駛平順性和安全性。

5.1.2時(shí)滯對(duì)EHA半主動(dòng)懸架減振性能的影響

EHA半主動(dòng)懸架參數(shù)如下:kt=160 kN/m，ks=16 kN/m，mu=30 kg，ms=210 kg，cs=1 kN·s/m。EHA作動(dòng)器的參數(shù)如下：K=0.0135，q=4×10-6m3/rad，L=60.5 μH，R=0.5 Ω，Ra=0.1 Ω，A=7.6576×10-4m2。

利用圖11所示的時(shí)滯控制EHA半主動(dòng)懸架系統(tǒng)仿真模型，進(jìn)行模糊控制和時(shí)滯響應(yīng)仿真分析，結(jié)果如圖16和圖17所示。

圖16　簧載質(zhì)量加速度響應(yīng)

圖17　不同時(shí)滯的簧載質(zhì)量加速度響應(yīng)

圖16和圖17結(jié)果表明，不含時(shí)滯時(shí)模糊控制EHA半主動(dòng)懸架的簧載質(zhì)量加速度下降32.38%，汽車平順性有了大幅提升。隨著時(shí)滯的增大，EHA半主動(dòng)懸架的減振性能明顯降低。

5.2EHA半主動(dòng)懸架時(shí)滯補(bǔ)償控制仿真

利用圖13所示的具有時(shí)滯補(bǔ)償?shù)哪：刂艵HA半主動(dòng)懸架仿真模型，采用C級(jí)白噪聲路面譜輸入，汽車行駛速度設(shè)為40 km/h，對(duì)含時(shí)滯補(bǔ)償和不含時(shí)滯補(bǔ)償?shù)哪：刂艵HA半主動(dòng)懸架性能進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖18～圖21所示。

圖18　時(shí)滯為0.25 s時(shí)簧載質(zhì)量加速度對(duì)比

圖19　時(shí)滯為0.25 s時(shí)輪胎動(dòng)載荷對(duì)比

圖20　時(shí)滯為0.5 s時(shí)簧載質(zhì)量加速度對(duì)比

圖21　時(shí)滯為0.5 s時(shí)輪胎動(dòng)載荷對(duì)比

表1給出了含時(shí)滯補(bǔ)償和不含時(shí)滯補(bǔ)償?shù)哪：刂艵HA半主動(dòng)懸架簧載質(zhì)量加速度和輪胎動(dòng)載荷的均方根值。

表1　EHA半主動(dòng)懸架控制響應(yīng)均方根值

由圖18～圖21的仿真結(jié)果以及表1可以看出：在相同的隨機(jī)路面輸入的情況下，時(shí)滯越大，懸架系統(tǒng)的減振效果越差；帶有時(shí)滯補(bǔ)償?shù)哪：刂瓢胫鲃?dòng)懸架的簧載質(zhì)量加速度和輪胎動(dòng)載荷都小于不含時(shí)滯補(bǔ)償?shù)哪：刂瓢胫鲃?dòng)懸架的簧載質(zhì)量加速度和輪胎動(dòng)載荷，說(shuō)明時(shí)滯補(bǔ)償能夠有效提高模糊控制半主動(dòng)懸架的減振性能。通過(guò)時(shí)滯補(bǔ)償控制，EHA半主動(dòng)懸架的簧載質(zhì)量加速度下降約30%，輪胎動(dòng)載荷減小約20%。

6　結(jié)論

(1)本文設(shè)計(jì)了一種EHA電動(dòng)靜液壓半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)，該懸架在簧載質(zhì)量隨動(dòng)工況下，液壓泵作為液壓馬達(dá)工作，直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，通過(guò)控制調(diào)節(jié)電磁阻力，實(shí)現(xiàn)懸架的半主動(dòng)控制功能。通過(guò)為直流電機(jī)串接電阻，實(shí)現(xiàn)了EHA半主動(dòng)懸架的阻尼力可調(diào)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著直流電機(jī)的外接電阻值增大，EHA作動(dòng)器的阻尼力變小。

(2)計(jì)算出EHA半主動(dòng)懸架統(tǒng)的臨界時(shí)滯，獲得了基值阻尼、可控阻尼與臨界時(shí)滯的關(guān)系曲線。結(jié)果顯示，當(dāng)基值阻尼cs大于可控阻尼cr時(shí)，懸架系統(tǒng)進(jìn)入全時(shí)滯穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)應(yīng)用鍵合圖法建立了EHA時(shí)滯模糊半主動(dòng)懸架模型，分析了時(shí)滯對(duì)EHA半主動(dòng)懸架的影響。結(jié)果顯示，時(shí)滯降低了EHA半主動(dòng)懸架的減振性能，尤其對(duì)于大時(shí)滯情況，當(dāng)時(shí)滯增大時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)振峰，車輛會(huì)出現(xiàn)“輪跳”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其平順性和操縱穩(wěn)定性。

(4)將Smith預(yù)估時(shí)滯補(bǔ)償法應(yīng)用于EHA半主動(dòng)懸架中，設(shè)計(jì)了時(shí)滯補(bǔ)償控制器，并進(jìn)行了時(shí)滯補(bǔ)償仿真分析。結(jié)果表明，EHA半主動(dòng)懸架時(shí)滯補(bǔ)償控制能夠明顯減小時(shí)滯對(duì)懸架性能的影響，為EHA半主動(dòng)懸架深入研究打下了基礎(chǔ)。

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(編輯陳勇)

Time Delay Compensation Control of Semi-active Suspension with Vehicle Electro-hydrostatic Actuator

Kou FarongFan YangqiangZhang Chuanwei Du JiafengWang Zhe

Xi’an University of Science and Technology，Xi’an，710054

To improve the ride comfort and stability of vehicles,a kind of the semi-active suspension with EHA was designed and the mechanical property tests of the electro-hydrostatic actuator were completed. The bond graph models of the time delay fuzzy control for EHA semi-active suspension were established. The critical time delay of the EHA semi-active suspension was calculated.The time delay impacts on the amplitude-frequency characteristics and vibration isolation properties were analyzed. The time delay fuzzy Smith predictive compensation controller was designed. The simulation analyses of the time delay compensation fuzzy control for the EHA semi-active suspension were done. The results show that the EHA semi-active suspension has good damping controllability. However, with the increase of time delay, the “jump vibration” phenomenon happens to the suspension system. Under the time delay compensation fuzzy control of the EHA semi-active suspension, the sprung mass acceleration drops by about 30% and the tire dynamic load drops by about 20%.

electro-hydrostatic actuator(EHA); semi-active suspension; fuzzy control; estimated time delay compensation

2016-03-28

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51275403)；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20126121120003)；陜西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014JM7271)

U463.3

10.3969/j.issn.1004-132X.2016.15.022

寇發(fā)榮，男，1973年生。西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授、博士。主要研究方向?yàn)檐囕v振動(dòng)與主動(dòng)控制。發(fā)表論文40余篇。范養(yǎng)強(qiáng)，男，1988年生。西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。張傳偉，男，1974年生。西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長(zhǎng)、教授、博士。杜嘉峰，男，1993年生。西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。王哲，男，1992年生。西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。