Thiết kế bộ điều khiển H∞/LPV cho hệ thống treo bán tích cực trên ô tô
Email:
vvtan@utc.edu.vn
Từ khóa:
Động lực học ô tô, điều khiển H∞/LPV, hệ thống treo, hệ thống treo bán tích cực, độ êm dịu chuyển động.
Tóm tắt
Hệ thống treo điều khiển bán tích cực đã nhận được nhiều sự quan tâm trong thời gian gần đây do có khả năng nâng cao chất lượng dao động của ô tô. Bài báo này trình bày một bộ điều khiển mới cho hệ thống treo bán tích cực sử dụng mô hình thông số thay đổi tuyến tính kết hợp với phương pháp điều khiển bền vững. Ba chuyển động chính của động lực học dao động thẳng đứng của ô tô (dịch chuyển thẳng đứng, góc lắc ngang và góc lắc dọc) được sử dụng để xem xét độ êm dịu chuyển động. Cách tiếp cận mới này nhằm mục đích thiết kế bộ điều khiển có khả năng điều chỉnh lực của giảm chấn ở bốn bánh xe để giảm thiểu các dao động do mấp mô mặt đường và gia tốc ngang gây ra. Ý tưởng chính của phương án này là sử dụng ba thông số thay đổi kể trên để tổng hợp bộ điều khiển chung cho các cơ cấu chấp hành của hệ thống treo. Mô hình tổng quát của ô tô con với 7 bậc tự do được sử dụng để mô tả dao động của ô tô (thân và bánh xe) và để tổng hợp bộ điều khiển H∞/LPV (Linear Parameter Varying). Giải pháp xác định bộ điều khiển được phát triển trong nền tảng mô hình thông số thay đổi tuyến tính và dựa trên phương pháp bất đẳng thức ma trận LMI (Linear Matrix Inequality) với phương thức đa giác. Các kết quả mô phỏng trên miền thời gian đã chứng minh tính hiệu quả của cách tiếp cận này khi biên độ và giá trị sai lệch bình phương trung bình của ba tín hiệu khảo sát giảm khoảng 25% so với ô tô sử dụng hệ thống treo bị động.Tài liệu tham khảo
[1]. C. Poussot-Vassal et al., Attitude and handling improvements through gain scheduled suspensions and brakes control, Control Engineering Practice, 19 (2011) 252-263. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2010.05.016
[2]. P. Gaspar et al., Toward global chassis control by integrating the brake and suspension systems, IFAC proceedings volumes, 40 (2007) 563-570. https://doi.org/10.3182/20070820-3-US-2918.00076
[3]. S. M. Savaresi et al., Semi-active suspension control design for vehicles, Book - Elsevier Publishing, 2011.
[4]. M. Jamil et al., Optimal Control based Intelligent Controller for Active Suspension System, Life Science Journal, 10 (2013) 653-659. https://www.researchgate.net/publication/264676712_Optimal_Control_based_Intelligent_Controller_for_Active_Suspension_System
[5]. G. Koch, T. Kloiber, Driving state adaptive control of an active vehicle suspension system, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 22 (2014) 44-57. https://doi.org/10.1109/TCST.2013.2240455
[6]. C. Lauwerys, J. Swevers, P. Sas, Robust linear control of an active suspension on a quarter car test-rig, Control Engineering Practice, 13 (2005) 577-586. https://doi.org/10.1016/J.CONENGPRAC.2004.04.018
[7]. H. Pang et al., Design of LQG Controller for Active Suspension without Considering Road Input Signals, Shock and Vibration, 2017 (2017) 1-14. https://doi.org/10.1155/2017/6573567
[8]. P. Sun, H. Chen, Multiobjective output-feedback suspension control on a half-car model, Proceedings of 2003 IEEE Conference on Control Applications, 1 (2003) 290-295. https://doi.org/10.1109/CCA.2003.1223330
[9]. T. H. Nguyen et al., Using the LQR control method on the active suspension system of automobiles, 10th National Conference on Mechanics and the 8th National Congress of the Vietnam Association for Mechanics At: Ha Noi, Viet Nam, 2017. https://www.researchgate.net/publication/322077203_Using_the_LQR_control_method_on_the_active_suspension_system_of_automobiles
[10]. Y. Zhang, A. G. Alleyne, A new approach to half-car active suspension control, Proceedings of the 2003 American Control Conference, (2003), pp. 3762-3767. https://doi.org/10.1109/ACC.2003.1240420
[11]. J. Lu, M. De Poyster, Multiobjective optimal suspension control to achieve integrated ride and handling performance, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 10 (2002) 807-821. https://doi.org/10.1109/TCST.2002.804121
[12]. K. Hayakawa et al., Robust H∞-output feedback control of decoupled automobile active suspension systems, IEEE Transactions on Automatic Control, 44 (1999) 392-396. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.09.685
[13]. I. Fialho, G. J. Balas, Road adaptive active suspension design using linear parameter varying gain scheduling, IEEE Transactions on Automatic Control, 10 (2002) 43-54. https://doi.org/10.1109/87.974337
[14]. J. C. Tudon-Martınez et al., Road adaptive semi-active suspension in a pick-up truck using an lpv controller, The 7th IFAC international symposium on Advances in Automotive Control, 2013.
[15]. N. Zhang, L. Wang, H. Du, Motion mode energy method for vehicle dynamics analysis and control, Vehicle System Dynamics, 52 (2014) 1-25. https://doi.org/10.1080/00423114.2013.847468
[16]. H. Du, N. Zhang, L. Wang, Switched control of vehicle suspension based on motion mode detection, Vehicle System Dynamics, 52 (2014) 142-165. https://doi.org/10.1080/00423114.2013.866258
[17]. A. Zin et al., Robust lpv/ H∞ control for active suspensions with performance adaptation in view of global chassis control, Vehicle System Dynamics, 46 (2008) 889-912. https://doi.org/10.1080/00423110701684587
[18]. P. Apkarian, P. Gahinet, A convex characterization of gain scheduled H∞ controllers, IEEE Transactions on Automatic Control, 40 (1995) 853-864. https://doi.org/10.1109/9.384219
[19]. J. C. Tudon-Martınez et al., Online road profile estimation in automotive vehicles, Europena Control Conference, 2014. https://doi.org/10.1109/ECC.2014.6862539
[2]. P. Gaspar et al., Toward global chassis control by integrating the brake and suspension systems, IFAC proceedings volumes, 40 (2007) 563-570. https://doi.org/10.3182/20070820-3-US-2918.00076
[3]. S. M. Savaresi et al., Semi-active suspension control design for vehicles, Book - Elsevier Publishing, 2011.
[4]. M. Jamil et al., Optimal Control based Intelligent Controller for Active Suspension System, Life Science Journal, 10 (2013) 653-659. https://www.researchgate.net/publication/264676712_Optimal_Control_based_Intelligent_Controller_for_Active_Suspension_System
[5]. G. Koch, T. Kloiber, Driving state adaptive control of an active vehicle suspension system, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 22 (2014) 44-57. https://doi.org/10.1109/TCST.2013.2240455
[6]. C. Lauwerys, J. Swevers, P. Sas, Robust linear control of an active suspension on a quarter car test-rig, Control Engineering Practice, 13 (2005) 577-586. https://doi.org/10.1016/J.CONENGPRAC.2004.04.018
[7]. H. Pang et al., Design of LQG Controller for Active Suspension without Considering Road Input Signals, Shock and Vibration, 2017 (2017) 1-14. https://doi.org/10.1155/2017/6573567
[8]. P. Sun, H. Chen, Multiobjective output-feedback suspension control on a half-car model, Proceedings of 2003 IEEE Conference on Control Applications, 1 (2003) 290-295. https://doi.org/10.1109/CCA.2003.1223330
[9]. T. H. Nguyen et al., Using the LQR control method on the active suspension system of automobiles, 10th National Conference on Mechanics and the 8th National Congress of the Vietnam Association for Mechanics At: Ha Noi, Viet Nam, 2017. https://www.researchgate.net/publication/322077203_Using_the_LQR_control_method_on_the_active_suspension_system_of_automobiles
[10]. Y. Zhang, A. G. Alleyne, A new approach to half-car active suspension control, Proceedings of the 2003 American Control Conference, (2003), pp. 3762-3767. https://doi.org/10.1109/ACC.2003.1240420
[11]. J. Lu, M. De Poyster, Multiobjective optimal suspension control to achieve integrated ride and handling performance, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 10 (2002) 807-821. https://doi.org/10.1109/TCST.2002.804121
[12]. K. Hayakawa et al., Robust H∞-output feedback control of decoupled automobile active suspension systems, IEEE Transactions on Automatic Control, 44 (1999) 392-396. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.09.685
[13]. I. Fialho, G. J. Balas, Road adaptive active suspension design using linear parameter varying gain scheduling, IEEE Transactions on Automatic Control, 10 (2002) 43-54. https://doi.org/10.1109/87.974337
[14]. J. C. Tudon-Martınez et al., Road adaptive semi-active suspension in a pick-up truck using an lpv controller, The 7th IFAC international symposium on Advances in Automotive Control, 2013.
[15]. N. Zhang, L. Wang, H. Du, Motion mode energy method for vehicle dynamics analysis and control, Vehicle System Dynamics, 52 (2014) 1-25. https://doi.org/10.1080/00423114.2013.847468
[16]. H. Du, N. Zhang, L. Wang, Switched control of vehicle suspension based on motion mode detection, Vehicle System Dynamics, 52 (2014) 142-165. https://doi.org/10.1080/00423114.2013.866258
[17]. A. Zin et al., Robust lpv/ H∞ control for active suspensions with performance adaptation in view of global chassis control, Vehicle System Dynamics, 46 (2008) 889-912. https://doi.org/10.1080/00423110701684587
[18]. P. Apkarian, P. Gahinet, A convex characterization of gain scheduled H∞ controllers, IEEE Transactions on Automatic Control, 40 (1995) 853-864. https://doi.org/10.1109/9.384219
[19]. J. C. Tudon-Martınez et al., Online road profile estimation in automotive vehicles, Europena Control Conference, 2014. https://doi.org/10.1109/ECC.2014.6862539
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
13/09/2020
Nhận bài sửa
28/10/2020
Chấp nhận đăng
02/11/2020
Xuất bản
28/12/2020
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Vũ Văn, T. (1609088400). Thiết kế bộ điều khiển H∞/LPV cho hệ thống treo bán tích cực trên ô tô. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 71(9), 1061-1072. https://doi.org/10.47869/tcsj.71.9.5
Số lần xem tóm tắt
105
Số lần xem bài báo
185
