轮式车辆半主动悬挂鲁棒控制器研究

王强　李爽　牛星星

摘 要：本文简要介绍了车辆半主动悬挂特点和组成，以半主动悬挂系统控制策略为研究对象进行了重点研究，建立车辆1/4车辆模型，推导出半主动悬挂工作时的状态方程，针对H∞控制问题，通过鲁棒控制方法探索车辆半主动悬挂鲁棒控制器的性能以及设计问题。

关键词：半主动悬挂；状态方程； H∞控制；鲁棒控制器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.225

1 前言

半主动悬挂也称无源悬挂，由无源但可控的阻尼和弹性元件组成，能根据道路激励和车辆系统的状态来调节悬挂系统中的刚度和阻尼，相比于主动悬挂，其结构简单、成本低，而且性能接近于主动悬掛，且不需要要专用能源装置，用以接近被动悬挂的造价和复杂程度来提供接近似主动悬挂的性能，具有广阔的发展前景。

设计半主动悬挂的核心就是悬挂的控制策略算法的研究，关键在于选择合理的控制策略进行调节减震器阻尼。本文通过建立1/4车辆模型得到状态方程，并采用H∞控制分析方法对半主动悬挂进行分析。

2 控制器研究

2.1 1/4车辆模型

在车辆行驶过程中，车体运动形式沿纵向x轴（前进方向）、沿横向y轴（与前进方向垂直）和垂向z轴（垂直于xy平面）这三个方向，以及绕轴旋转的摇头、头点和侧滚等运动。本文主要以公路车辆为例建立车辆垂向振动的控制作用。

在因路面激励而引起车辆振动时，采用1/4车辆模型（单论二自由度模型）来近似分析车辆系统，其1/4车辆模型的标称动态方程为：

3 总结

本文以轮式车辆文研究对象，建立1/4车辆模型，推到出状态方程，并对鲁棒控制总结构分析进行了分析，针对控制器的总体性能从标称性能、鲁棒稳定性、鲁棒性能三个方面进行了研究，最后通过分析得出了半主动悬挂系统中闭合系统鲁棒性的设计在于可镇定控制器的设计，为后续的研究打下了基础。

参考文献：

[1]陈兵，顾亮，黄华.履带车辆半主动悬挂计算机仿真研究[J].计算机工程与设计，2006，27（01）：7-11.

[2]周克美[美]著，毛剑琴译.鲁棒与最优控制[M].国防工业出版社，北京：2002.