基于改进量子粒子群算法的车辆主动悬架控制策略研究

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车辆的悬架系统可以传递车身和轮胎之间的力,并缓解复杂路面扰动对于车身所造成的冲击破坏,是保证汽车乘坐舒适和驾驶安全的重要部件。但是传统的被动悬架因为其性能局限性已经被淘汰,取而代之的是具有更大性能优势的主动悬架。主动悬架由于可以和不同控制器相结合,并通过控制作动器提供的力进行抬高或者下拉的动作来保证汽车平稳、舒心、自然的驾驶体验,具有广阔的应用前景。针对主动悬架展开研究,并设计合适的控制方法以及控制器参数是主动悬架系统发展的主要趋势,而智能算法的发展使得控制器参数设计问题得到了良好的解决方案,大大增加了主动悬架的研究前景。本文针对主动悬架模型进行控制策略研究,主要内容概括为如下三点:(1)建立车辆主动悬架系统模型及路面扰动模型。将车辆主动悬架系统模型进行简化并建立包含二自由度和四自由度的状态空间表达式。同时考虑到路面扰动的真实性,本文将积分白噪声和三种滤波白噪声路面进行不同车速的对比分析,并选出最符合真实情况作为本文的路面激励设计方式,为后续的研究奠定基础。(2)设计基于改进指数趋近率的车辆悬架滑模控制器。针对四分之一主动悬架模型,为了处理抖振问题,本文设计了基于新型指数趋近律的滑模控制器,并使用布谷鸟算法(CS)进行新型趋近律参数的寻优仿真,进而优化控制器的性能,同时设计了基于模糊理论的主动悬架模糊控制作为对比分析的对象。(3)设计基于改进量子粒子群算法的主动悬架滑模控制器。首先针对量子粒子群算法(QPSO)中收缩-拓张系数匀速下降的问题进行结合sigmoid函数的算法的改进,并通过对比验证优化结果。同时针对主动悬架的四自由度模型,以保证汽车乘坐舒适性为前提设计的适应度函数作为依据,通过使用改进量子粒子群算法(IQPSO)对滑模控制器的两个等速趋近律参数在合适范围内进行优化,不仅最大程度满足控制器性能要求,同时证明了改进算法的适用性。
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