Comparative analysis of automatic control approaches to a vehicle suspension system

Abstract

Выпускная квалификационная работа посвящена актуальной задаче демпфирования колебаний подвески автомобиля для обеспечения комфорта, хорошей управляемости и безопасности при вождении. В работе рассматривается четырехколесная модель подвески автомобиля, для которой синтезируются П–, ПД– и LQR–регуляторы. Рассматриваемая математическая модель активной подвески имеет вектор состояния, состоящий из четырнадцати компонент, при этом доступны для измерения только три из них. Для оценки неизвестного вектора состояния в работе построен асимптотический наблюдатель Люинбергера, вектор состояния которого используется для синтеза П–, ПД– и LQR–регуляторов. Проведено имитационное моделирование активной и пассивной моделей подвесок и описанных в работе законов управления в среде MATLAB–Simulink. Произведена настройка значений параметров регуляторов, позволяющих улучшить динамические показатели качества переходных процессов замкнутой системы. В результате проведенного исследования ПД– и LQR – регуляторы лучше демпфировали измеряемые компоненты по сравнению с пассивной системой подвески. Самый лучший LQR – регулятор показал немного большее перерегулирование по вертикальной скорости и угловой скорости крена по сравнению с ПД–, но при этом имеет меньшее время переходного процесса.

This work devotes the actual problem of dumping car suspension oscillations to provide comfort, good controllability, and safety driving. The four-wheel vehicle suspension model is considered, and P-, PD- and LQR-controllers are synthesized. The mathematical model of active suspension has a state vector consisting of fourteen components, and only three of them are available for measurement. The asymptotic Luehinberger observer to estimate the unknown state vector is constructed. P-, PD- and LQR-regulators use the observers state vector to synthesize . Simulation modeling at MATLAB-Simulink of active and passive models of suspensions and control laws has been performed. The values of the regulators parameters to improve the dynamic quality of the transients of the closed-loop system were adjusted. As a result of this study, the PD and LQR regulators were better at damping the measured components compared to the passive suspension system. The best LQR controller showed slightly higher vertical speed and roll rate overshoot compared to the PD controller, but had a shorter transient time.