基于分数阶微积分的车辆半主动悬架研究

车辆悬架系统决定了车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。随着科技的发展，不断地涌现出一些新型的具有先进控制策略的悬架系统。本文将分数阶微积分理论引入到汽车半主动悬架控制策略中，采用磁流变减振器作为执行机构，探讨基于分数阶的车辆半主动悬架的动态特性。

论文首先介绍了车辆悬架系统及其建模和仿真，总结了分数阶微积分理论的定义。之后，以14车辆悬架为研究对象，提出了基于分数阶“天棚”阻尼的半主动悬架控制策略，并利用Oustaloup逼近算法建立了仿真模型。结果表明，分数阶模型比普通整数阶模型性能更好。针对汽车悬架的非线性和不确定性，建立了非线性半主动悬架动力学模型，并以分数阶“天棚”阻尼悬架为参考模型，提出一个新的、控制效果理想的滑模控制策略。将采用这种控制策略的非线性悬架建立仿真模型，仿真结果表明，与整数阶的系统相比，基于分数阶的半主动悬架系统性能更加优异。

最后本文探讨了一种新的分数阶动力学方程数值算法，可计算含分数阶控制项的线性、非线性动力学方程，并且采用了时程精细积分算法，提高了精度和稳定性。从算例表明，对于线性和非线性系统计算结果都是准确、可靠的。这种算法完全可以替代Simulink仿真，与采用Oustaloup逼近算法的结果几乎是一致的。

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