基于主动悬置汽车发动机的鲁棒控制研究

基于主动悬置汽车发动机的鲁棒控制研究

为了避免车内乘客受到来自道路和发动机振动的影响，发动机悬置被用来隔离发动机高频振动向底盘的传递。这些高频振动是由不平衡质量块的旋转和燃烧动力引起的。此外，发动机悬置在减少由低频路面引起的发动机振动也具有重要作用。本文评估了主动悬置对4缸发动机振动抑制的效果。采用了H2和H∞2种鲁棒控制策略，将悬置位置处的发动机机体加速度作为控制输入量。建立了一个精确的发动机模型，基于主动悬置激励模型设计了鲁棒控制器。本文利用拉格朗日和牛顿-欧拉方程推导了发动机悬置的运动学方程。同时也考虑了设备的非模态动力学、驱动器以及传感器的非结构化的不确定性。采用适当的加权函数，设计了2种控制算法。用μ-分析方法（一种评价闭环控制系统鲁棒性能和鲁棒稳定性的分析方法，分析频域范围内传递函数的结构奇异值曲线）对控制器的鲁棒稳定性和鲁棒性能进行评估，并评价了该控制器对传感器噪声抑制和发动机减振效果。仿真结果表明，采用鲁棒控制器的主动悬置能改善现有传感器噪声条件下的发动机振动特性。同时，可以看出该控制器在改善发动机振动性能上还需做相当多的工作。这可能是因为只采用了一个主动悬置或使用了一个安装位置和方向不正确的主动悬置。使主动悬置安装在最优位置（或方向）或安装2个主动悬置均可更进一步改善发动机的振动性能，减少后续开发工作。发动机主动悬置安装位置和方向的优化将成为未来的研究方向。

刊名：Journal of Vibration and Control（英）

刊期：2013年第7期

作者：Vahid Fakhari et al

编译：张振伟