关键词：主动悬架系统;;故障检测;;故障诊断;;观测器;;未知输入;;模型不确定性;;奇偶间
摘 要：随着人们对车辆的安全性和舒适性的要求不断提高,悬架的结构形式一直在不断的革新和完善以满足现代汽车对悬架提出的各种性能要求。主动悬架系统因其舒适性得到广泛关注和应用。但由于主动悬架系统结构较为复杂,其出现故障出现的几率和频率要远远高于传统悬架系统。为了提高主动悬架系统的安全性,需要采用故障检测与诊断方法对主动悬架进行实时监控。本文针对主动悬架系统的执行器的卡死和性能衰减故障设计了基于观测器的故障诊断方法,对主动悬架系统的传感器故障采用了奇偶空间的方法进行了故障检测,并通过仿真验证了上述方法对主动悬架各类故障检测与诊断的可行性。具体的研究工作包括:1.介绍了主动悬架系统的故障检测与诊断的意义,简要介绍了故障诊断技术的发展历史,阐述了故障诊断的相关概念和基本问题。对现代故障检测与诊断方法进行了分类以及详细介绍,并介绍了故障检测与诊断技术在车辆中的应用。2.通过对车辆进行动力学与运动学进行分析,建立了主动悬架控制系统的数学模型。对主动悬架系统的传感器和执行器故障进行故障分析,并对传感器和执行器可能发生的故障进行故障建模。3.研究基于线性未知输入自适应观测器的故障诊断问题,解决对执行器故障诊断系统含有未知输入干扰的问题。提出了一种未知输入自适应观测器,该方法将诊断过程中的未知输入对诊断结果影响排除,并通过自适应方法估计故障的大小。针对诊断的实时性问题,提出了一种加快诊断实时性的改进算法,使得诊断的实时性得到了较大的提高。并通过在主动悬架系统执行器性能衰减情况与卡死情况下仿真得到验证。4.对含有模型不确定性的汽车主动悬架执行器故障进行了故障诊断。采用了龙贝格观测器,并将H_∞性能指标引入自适应设计环节中,设计出具有鲁棒性残差的观测器,利用鲁棒性残差用自适应方法估计出故障大小。将模型不确定性问题以满足H_∞性能指标的方法解决,而后利用线性不等式的方法求解H_∞问题,得到观测器参数。5.采用了奇偶空间法对主动悬架系统的传感器进行故障检测与隔离。介绍了传统的直接冗余奇偶空间法,在直接冗余法基础上推导了软件冗余奇偶空间法,并采用软件冗余法对主动悬架系统传感器进行故障检测。考虑了系统噪声的影响,针对未知输入干扰,设计算法减小系统噪声对检测结果的影响。
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