汽车半主动悬架模糊控制仿真研究

论文摘要

悬架系统是汽车的重要组成部分之一,它对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性有很大影响。在汽车悬架系统的设计和开发过程中,其运动学、动力学和控制策略的计算分析占有十分重要的地位。传统被动悬架具有很大局限性,而主动悬架使用和制造成本高昂,半主动悬架价格低廉、制造工艺相对简单,能够根据路面激励情况及汽车运行的实际情况进行最优反馈控制,使汽车整体性能达到较佳,非常适合用于车辆悬架系统。所以本文选择了半主动悬架控制系统作为研究对象。文中首先综合各种因素选取建立了整车七自由度悬架模型及其运动学和动力学模型,归纳总结了汽车悬架系统的性能评价指标,建立了随机路面的不平度输入模型。然后对模糊控制器进行了设计,详细分析介绍了模糊控制理论,给出模糊控制器的基本结构,设计了本研究所使用到的模糊规则和模糊控制表。进而根据整车七自由度悬架模型的动力学方程,选取某车型为例,在Matlab+Simulink里建立动力学模型。运用模糊系统理论建立半主动悬架模糊动态模型。然后以随机信号为系统输入,进行仿真。比较模糊控制悬架与被动悬架的质心加速度,前后悬架动行程,前后轮动位移等,来考量模糊控制器的效果。本课题可为半主动悬架的试验研究及产品开发提供理论和数值参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 悬架对车辆性能的影响
• 1.2 车辆悬架的分类、发展与研究现状
• 1.2.1 车辆悬架的分类
• 1.2.2 车辆悬架的发展与研究现状
• 1.3 悬架控制策略
• 1.3.1 应用于车辆悬架系统的控制方法
• 1.3.2 当前汽车悬架系统振动控制的主要问题
• 1.4 本课题研究的内容与方法
• 第二章 半主动悬架数学模型的建立
• 2.1 汽车-路面系统模型的建立
• 2.1.1 路面不平度的功率谱
• 2.1.2 空间频率功率谱密度与时间频率功率谱密度的转化
• 2.2 悬架的力学模型
• 2.2.1 模型建立
• 2.2.2 数学模型的建立
• 2.2.3 悬架系统的性能评价指标
• 2.3 本章小结
• 第三章 半主动悬架系统的模糊控制
• 3.1 模糊控制的基本原理
• 3.2 模糊控制器的设计方法
• 3.2.1 模糊控制器的结构设计
• 3.2.2 设计模糊控制器控制规则
• 3.2.3 设计模糊推理的方法
• 3.2.4 解模糊化方法
• 3.3 半主动悬架系统的模糊控制器的设计
• 3.3.1 模糊控制器的结构设计
• 3.3.2 输入量和输出量的模糊化及其赋值
• 3.3.3 模糊控制规则的设计
• 3.3.4 建立模糊控制表
• 3.4 本章小结
• 第四章 仿真分析
• 4.1 仿真环境介绍
• 4.1.1 MATLAB的发展历程和影响
• 4.1.2 MATLAB在控制系统设计中的应用
• 4.1.3 Simulink技术简介
• 4.2 半主动悬架模糊控制系统仿真与分析
• 4.2.1 车身加速度响应
• 4.2.2 悬架动行程响应
• 4.2.3 车身位移响应
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢