Un método de control LQR basado en un filtro de banda eliminada para la suspensión de asiento semi-activa para mitigar el mareo por movimiento
Autores: Fu, Zhijun; Jia, Mengyang; Zhang, Zhigang; Zhao, Dengfeng; Ding, Jinquan; Rakheja, Subhash
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un método de control LQR basado en un filtro de banda eliminada para la suspensión de asiento semi-activa para mitigar el mareo por movimiento
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Estudio
Marco de control
Suspensiones de asiento semi-activas
Mitigación del mareo
Vibraciones verticales
Rango de frecuencia
Filtro de banda de parada
Regulador cuadrático lineal
Restricciones de sensibilidad
Algoritmo de optimización
Matrices de ponderación
Límites de desplazamiento del cuerpo humano
Umbrales de aceleración
Recorrido de suspensión
Validación experimental
Excitación del pavimento
Perfiles de carretera
Ventajas
Reducción
Amplitud
Supresión
Picos de aceleración
Comodidad de conducción
Escenarios de conducción en el mundo real
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propone un nuevo marco de control para suspensiones de asiento semi-activas, dirigido específicamente a la mitigación del mareo por movimiento a través de la supresión precisa de vibraciones verticales dentro del rango de frecuencia de 0.1-0.5 Hz. En primer lugar, se propone un filtro de banda de parada de orden fraccionario junto con un controlador de regulador cuadrático lineal (LQR) bajo restricciones de sensibilidad en el dominio de frecuencia (0.1-0.5 Hz) para lograr una atenuación de vibraciones selectiva en frecuencia. En segundo lugar, se adopta el algoritmo de optimización de mariposa multiobjetivo (MOBOA) para optimizar las matrices de ponderación del controlador LQR (Q, R) equilibrando requisitos conflictivos en términos de límites de desplazamiento del cuerpo humano, umbrales de aceleración y recorrido de la suspensión. Finalmente, la validación experimental bajo excitación de pavimento de concreto y perfiles de carretera aleatorios demuestra ventajas significativas sobre el LQR convencional, es decir, una reducción del 41.04% en la amplitud de vibración vertical y una supresión del 55.95% de los picos de aceleración dentro de la banda de frecuencia objetivo. Las mejoras combinadas ofrecen beneficios duales de mejorar la comodidad de conducción y la mitigación del mareo por movimiento en escenarios de conducción del mundo real.
Descripción
Este estudio propone un nuevo marco de control para suspensiones de asiento semi-activas, dirigido específicamente a la mitigación del mareo por movimiento a través de la supresión precisa de vibraciones verticales dentro del rango de frecuencia de 0.1-0.5 Hz. En primer lugar, se propone un filtro de banda de parada de orden fraccionario junto con un controlador de regulador cuadrático lineal (LQR) bajo restricciones de sensibilidad en el dominio de frecuencia (0.1-0.5 Hz) para lograr una atenuación de vibraciones selectiva en frecuencia. En segundo lugar, se adopta el algoritmo de optimización de mariposa multiobjetivo (MOBOA) para optimizar las matrices de ponderación del controlador LQR (Q, R) equilibrando requisitos conflictivos en términos de límites de desplazamiento del cuerpo humano, umbrales de aceleración y recorrido de la suspensión. Finalmente, la validación experimental bajo excitación de pavimento de concreto y perfiles de carretera aleatorios demuestra ventajas significativas sobre el LQR convencional, es decir, una reducción del 41.04% en la amplitud de vibración vertical y una supresión del 55.95% de los picos de aceleración dentro de la banda de frecuencia objetivo. Las mejoras combinadas ofrecen beneficios duales de mejorar la comodidad de conducción y la mitigación del mareo por movimiento en escenarios de conducción del mundo real.