现代控制理论在汽车行业的应用

现代控制理论在汽车领域的应用现代控制理论发展于20世纪50年代末，它以状态空间方法为主，研究控制系统状态的运动规律，通过反馈系统解决某些非线性和时变系统的控制问题，用于多输入多输出反馈控制系统，可以实现最优控制规律。作为一名车辆工程专业的研究生，现代控制理论在我所学的领域上也有很多应用。比如说现代控制理论在内燃机振动主动控制中的应用、在汽车防抱死制动系统中的应用、在汽车悬架控制中的应用等等，下面我将根据自己查阅的资料对这三种应用进行简单介绍。已有文献阐明了现代控制理论在内燃机振动主动控制领域的应用现状，阐述了各种控制理论与内燃机振动系统的关系。以现代控制理论中有代表性的最优控制、自适应控制、鲁棒控制为重点分析了现代智能控制理论在振动系统控制中应用的可能性与发展，指出了内燃机振动主动控制领域今后一段时间内的研究重点与方向。内燃机的振动是有害的，对于有害的振动，人们总是在想方设法将其消减甚至消除。消减振动一般从两个方面着眼：一是耗散振动能，二是抑制激振力。耗能的方法有加装阻尼摩擦片、附带质量冲击块；抑制激振力的方法有提高系统刚度、加装动力减振器或是主动对振动系统施加同频反向的抑振力。通过控制系统对振动主体主动施加抑振力即振动的动态控制(也称有源控制、主动控制)。该控制系统一般由振动体(内燃机振动系统如曲轴)、振动信息采集器(对于旋转振动系统多用涡流传感器和光电传感器，对于整机多用弹簧质量加速度传感器)、变送器、处理器、控制器、执行器、显示与调节器等部件组成。其中控制器是系统的核心，控制器的设计应依据振动体即被控对象的特性进行。本文将依据内燃机的振动的特性探讨控制器设计中运用的各种控制理论问题以及在振动动态控制上各种现代控制理论应用的可能性。汽车防抱制动系统(简称ABS)实质上是一种制动力自动调节装置。这种装置使汽车制动系统的结构发生了质的变化，它不仅能充分发挥制动器的制动性能,提高制动减速度和缩短制动距离，而且能有效地提高汽车制动时的方向稳定性,大大改善汽车的行驶安全性。汽车防抱制动系统是一个典型的最优控制系统设计问题，有文献讨论了它的状态变量的选择，状态方程的建立和性能指标的确定等与实际系统有关的问题，对于最优控制规律的计算和系统的设计，将直接引用现代控制理论的庞特里亚金极小值原理推出的黎卡提(Ric-cati)方程求解。汽车主动悬架的设计目标就是要寻求一个能够为车辆提供良好性能的控制律，能同时满足形式平顺性和操纵稳定性的要求。主动悬架采用可控元件，根据车辆系统的姿态和外部输入，主动地调整和产生所需要的控制力，使悬架始终处于最佳减震状态。主动悬架由控制系统和执行机构组成。其中，控制系统是研究主动悬架的关键，其设计的好坏直接影响到悬架的性能。分别应用了最优控制（最优控制是通过建立系统的状态方程提出控制目标，再应用控制理论求解所设目标下的最优控制律）、自适应控制（通过自动检测系统的参数变化来调节控制策略，从而使系统逼近最优性能）、模糊控制和神经网络控制、H∞控制和H2/H∞混合控制理论对汽车悬架进行了研究。现代控制理论与车辆各系统联系密切，对汽车行业的发展有很大帮助，目前我专业正在学自动控制理论胡寿松第五版，相信会对今后的研究有很大帮助。