Modelling and control of semi-active dampers

This project presents a Linear Parameter Varying (LPV) Linear Quadratic Regulator (LQR) approach for the control of semi-active dampers. A LPV LQR controller is designed and implemented to a simple quarter car vehicle model and to a more complex vehicle model defined in Vi-CarRealTime (Vi-CRT) software. A methodology for the evaluation of comfort and roadholding performance is presented, and vehicle model performance with semi-active damper control is compared to that achievable with a passive system. To conduct the study, a semi-active damper model is defined based on the Guo formulation, together with a vehicle model, providing a realistic case study of a sedan car equipped with semi-active (SA) dampers. Results obtained from the quarter car plant model underscore the active system’s capacity to improve the achievable passive roadholding and comfort performance. It has also proven to be a versatile solution, as different results can be obtained by modifying the controller tuning parameters. Vi-CarRealTime plant model results show certain improvement areas. Semi-active damper system can notably improve the passive roadholding achievable performance but cannot achieve better comfort levels. Suggestions to improve the controller performance with the Vi-CRT model plant are provided for future research
Aquest projecte presenta un enfocament de Linear Quadratic Regulator (LQR) Linear Parameter Varying (LPV) per al control d'amortidors semiactius. Un controlador LPV LQR és dissenyat i implementat per a un model simple de tipus ‘quart de vehicle' i per a un model de vehicle més complex definit en el programari Vi-CarRealTime (Vi-CRT). Es presenta una metodologia per a l'avaluació del rendiment en comoditat i adherència a la carretera, i es compara el rendiment del model de vehicle amb control d'amortidors semiactius amb el que es pot aconseguir amb un sistema passiu. Per dur a terme l'estudi, es defineix un model d'amortidor semiactiu basat en la formulació de Guo juntament amb un model de vehicle, proporcionant un cas d'estudi realista d'un cotxe del tipus Sedan equipat amb amortidors semiactius (SA). Els resultats obtinguts amb el model de 'quart de vehicle' com a planta subratllen la capacitat del sistema actiu per millorar el rendiment passiu que es pot aconseguir en adherència i comoditat. També ha demostrat ser una solució versàtil, ja que es poden aconseguir diferents resultats modificant els paràmetres del controlador. Els resultats obtinguts amb el model de planta de Vi-CarRealTime mostren certes àrees de millora. El sistema d'amortidors semiactius és capaç de millorar notablement el rendiment en adherència, però no pot aconseguir nivells de comoditat superiors als del sistema passiu. Es proporcionen suggeriments per millorar el rendiment del controlador en futures investigacions
Este proyecto presenta un enfoque de Linear Quadratic Regulator (LQR) Linear Parameter Varying (LPV) para el control de amortiguadores semiactivos. Se diseña e implementa un controlador LPV LQR para un modelo de tipo ‘cuarto de vehículo’ más simple y para un modelo de vehículo más complejo definido en el software Vi- CarRealTime (Vi-CRT). Se presenta una metodología para la evaluación del rendimiento en comfort y adherencia, y se compara el rendimiento del modelo de vehículo con control de amortiguadores semiactivos con lo alcanzable mediante un sistema pasivo. Para llevar a cabo el estudio, se define un modelo de amortiguador semiactivo basado en la formulación de Guo, junto con un modelo de vehículo, proporcionando un caso de estudio realista de un sedán equipado con amortiguadores semiactivos (SA). Los resultados obtenidos del modelo de cuarto de vehículo subrayan la capacidad del sistema activo para mejorar el rendimiento pasivo alcanzable en adherencia y comodidad. También ha demostrado ser una solución versátil, ya que se pueden lograr diferentes comportamientos mediante la modificación de los parámetros de ajuste del controlador. Los resultados con la planta de Vi-CarRealTime muestran ciertas áreas de mejora. El sistema de amortiguación semiactivo puede mejorar notablemente el rendimiento alcanzable en adherencia, pero no logra niveles de comodidad superiores. Así pues, se proporcionan sugerencias para mejorar el rendimiento del controlador con la planta de Vi- CRT en futuras investigaciones