井下車輛主動懸架控制技術(shù)研究.pdf

1、井下無軌膠輪車是一種常用的井下物料、人員運送工具，因其靈活、便捷、高效、安全等優(yōu)點，正得到越來越廣的應(yīng)用。采用主動懸架的井下無軌膠輪車，能夠更好的適應(yīng)井下惡劣的路況，提高人員乘坐的舒適性。主動懸架能夠依據(jù)路況的變化，產(chǎn)生懸架控制力，動態(tài)調(diào)整懸架的剛度，提高車輛的行駛性能。目前，主動懸架系統(tǒng)的研究成果比較多，但國內(nèi)仍然沒有成熟的主動懸架產(chǎn)品，其難點有兩個方面，其一為對主動懸架控制理論的研究，其二為對主動懸架動作器的設(shè)計及研究。
　　

2、本文基于WC5型無軌膠輪車研究了兩種控制策略，分別是基于成熟理論、占據(jù)主導(dǎo)地位的LQG控制器和尚未在主動懸架領(lǐng)域應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。因路面信號是隨機的，可以用一定功率的高斯白噪聲表示，同時懸架的性能指標(biāo)也可以用二次型指標(biāo)來表示，這兩點使LQG控制器在主動懸架控制方面很有優(yōu)勢。由于懸架系統(tǒng)具有非線性難以表述的特點，導(dǎo)致以往設(shè)計的主動懸架系統(tǒng)難以準(zhǔn)確反映懸架實際工作狀態(tài)，導(dǎo)致實驗結(jié)果與實際應(yīng)用差距較大，為此，本文提出了一種新型神經(jīng)網(wǎng)

3、絡(luò)PID控制主動懸架，該控制器魯棒性能好，能夠通過在線學(xué)習(xí)，實時整定PID控制器參數(shù)。通過仿真實驗研究表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制主動懸架相比LQG主動懸架調(diào)整效果更優(yōu)。
　　本文主要進(jìn)行了以下工作:
　　(1)介紹了井下無軌膠輪車的基本知識，對懸架系統(tǒng)的組成、作用、分類進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對主動懸架系統(tǒng)與被動懸架系統(tǒng)的組成、功能區(qū)別進(jìn)行了介紹。在對主動懸架系統(tǒng)的最新國內(nèi)外動態(tài)了解的基礎(chǔ)上，建立了主動懸架，被動懸架的數(shù)學(xué)模型，主要以

4、1/4車身懸架系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，分析了能夠較好反應(yīng)懸架工作狀態(tài)的控制量，建立了路面不平度模型。
　　(2)研究設(shè)計了主動懸架隨機線性最優(yōu)控制器。使用二次型指標(biāo)函數(shù)描述懸架系統(tǒng)的性能指標(biāo)，各指標(biāo)的重要程度通過加權(quán)系數(shù)予以調(diào)整，通過黎卡提方程的求解得到控制矩陣K，以矩陣K乘以相關(guān)控制參數(shù)，得到最優(yōu)控制率。
　　(3)闡述了神將網(wǎng)絡(luò)控制的基本理論，介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-PID控制的基本原理和學(xué)習(xí)方法，該控制器是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器與PID控制

5、器相結(jié)合，整合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)適應(yīng)能力強和PID控制器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的特點，該控制器具有強大的非線性表達(dá)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)PID參數(shù)的實時整定。
　　(4)在Matlab/Simulink環(huán)境中搭建主動懸架、被動懸架2自由度模型，并設(shè)計搭建了2種主動懸架控制器，在Matlab/Simulink環(huán)境中對懸架系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗，評價指標(biāo)選取為輪胎動撓度，車身加速度及懸架動撓度。分析結(jié)果表明，主動懸架相比被動懸架具有較好的車輛性能，在主動懸