基于联合仿真的主动悬架控制策略研究

论文摘要

悬架作为车辆行驶系的重要组成部分,对汽车的操稳性和舒适性有着很大的影响。而主动悬架按照一定的控制策略,主动地调整和产生所需的控制力,对车身振动进行控制,使车辆始终具备良好的操稳性和平顺性。而控制策略的优劣对主动悬架性能有重大影响,故对其的研究受到越来越多的重视。本文在联合仿真的基础上,对多种控制策略进行了分析研究。采用滤波白噪声法建立了路面激励的时域模型,并建立了悬架动力学模型,在ADAMS中建立了简化的悬架系统的机械模型,设置相应的输入输出变量,选取车身振动加速度为控制目标,并利用CONTROLS插件导出可用于联合仿真的子系统。根据PID控制原理和模糊控制理论,建立了传统的PID控制器；以及由模糊控制器进行在线参数自整定的模糊-PID控制器,该控制器的模糊控制部分是一个双输入三输入控制器,其输出为PID控制器参数的调整系数；还建立了一种可根据误差值大小自动在模糊控制和PID控制间切换的复合控制器。对神经网络控制的理论进行了简单介绍,利用S函数建立了主动悬架单神经元控制器；并建立了由三层BP神经网络进行在线辨识,并在此基础上对神经PID控制器权值进行在线调整的在线辨识神经PID控制系统。分别把上述控制器与悬架模型的导出模块连接起来,进行联合仿真,对其输出的振动加速度,悬架动挠度,车轮动载荷进行分析比较,得出不同控制策略的优劣与特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 车辆悬架技术现状
• 1.1.1 被动悬架
• 1.1.2 半主动悬架
• 1.1.3 主动悬架
• 1.1.4 主动悬架的控制方法
• 1.2 主动悬架技术的国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 主动悬架的国内外研究现状
• 1.2.2 主动悬架的发展趋势
• 1.3 本论文选题的目的意义
• 1.4 研究的主要内容
• 第二章 悬架系统的虚拟样机及性能评估指标
• 2.1 路面不平度数学模型
• 2.1.1 路面激励和空间频率功率谱
• 2.1.2 时间频率功率谱描述
• 2.1.3 路面随机不平度时域模型的建立
• 2.2 悬架的动力学模型
• 2.2.1 被动悬架动力学模型
• 2.2.2 主动悬架动力学模型
• 2.3 悬架的虚拟样机
• 2.3.1 悬架模型的基本假设和简化
• 2.3.2 悬架模型的建模步骤
• 2.4 悬架系统的性能评价指标
• 2.5 本章小结
• 第三章 主动悬架模糊PID控制策略研究
• 3.1 PID控制
• 3.1.1 PID控制概述
• 3.1.2 主动悬架PID控制系统的设计
• 3.2 模糊控制概述
• 3.2.1 模糊控制的理论基础
• 3.2.2 模糊控制系统的结构
• 3.2.3 模糊控制系统的特点
• 3.3 主动悬架模糊-PID控制器设计
• 3.3.1 模糊-PID控制系统的原理
• 3.3.2 主动悬架模糊-PID控制系统的设计
• 3.4 带修正因子的模糊PID控制器设计
• 3.4.1 带修正因子的模糊PID控制系统的原理
• 3.4.2 推理规则
• 3.4.3 控制器建模
• 3.5 本章小结
• 第四章 主动悬架神经网络控制策略研究
• 4.1 神经网络控制概述
• 4.1.1 神经元数学模型
• 4.1.2 神经网络的学习方式和学习规则
• 4.1.3 神经网络控制的特点
• 4.2 单神经元自适应PID控制器
• 4.3 基于悬架系统在线辨识的神经网络控制
• 4.3.1 神经网络辨识器
• 4.3.2 神经PID控制器
• 4.4 本章小结
• 第五章 ADAMS和MATLAB联合仿真及结果分析
• 5.1 联合仿真概述
• 5.2 仿真采样周期的确定
• 5.3 仿真结果分析
• 5.3.1 PID及模糊PID仿真结果分析
• 5.3.2 单神经元控制与神经网络控制仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 论文总结
• 研究展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的成果
• 致谢