基于ADAMS的麦弗逊主动悬架性能参数的优化及控制研究

论文摘要

汽车悬架系统性能的优劣直接影响汽车的乘坐舒适性和操纵安全性。主动悬架作为最先进的悬架系统,能根据实时工况,主动及时地调整和产生所需悬架控制力,使悬架处于最优的减振状态。因此,有关车辆主动悬架控制技术的研究方兴未艾。首先,本文根据悬架各部件之间的相对运动关系和各部件的参数在ADAMS/Car中建立某轿车的麦弗逊前悬架的三维CAD模型,并加上路面激励,分析悬架参数在汽车行驶中的变化规律。然后利用ADAMS/Insight对建立的悬架模型进行优化设计,仿真试验结果表明优化后的悬架参数有明显改善,满足了前悬架的设计要求。其次,本文利用ADAMS软件建立了1/4车体及1/2车体主动悬架的动力学模型,ADAMS可依据多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法自动建立汽车主动悬架系统的动力学方程,避免了主动悬架数学模型精确建立的难题。同时,考虑到路面扰动输入对悬架控制的重要影响,建立出积分白噪声形式的路面不平度模型。控制策略是决定主动悬架系统控制效果好坏的关键性因素,本文基于1/4车体主动悬架的ADAMS机械模型,设计了模糊控制策略和PID控制策略,并融合PID控制和模糊控制的优点,设计了模糊PID控制策略,它能实现PID控制器参数的在线自整定,从而使系统的控制性能不断地完善。利用ADAMS/Control模块实现了ADAMS与MATLAB的联合仿真分析,由仿真结果可以得出采用自适应模糊PID控制这种控制策略较模糊控制和PID控制更有效。它和被动悬架控制相比,有效地提高了汽车的乘坐舒适性。最后,为研究主动悬架对车辆侧倾性能的影响,本文提出了基于1/2车体主动悬架的模糊控制策略来改善汽车侧翻稳定性的方法,联合仿真结果表明,主动悬架有效改善汽车的侧翻稳定性,性能优于被动悬架。并且用基于数学模型的主动悬架对控制进行了校验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车悬架系统概述
• 1.2 悬架控制的特点
• 1.3 主动悬架技术的现状和发展趋势
• 1.3.1 常见控制方法
• 1.3.2 主动悬架的技术现状
• 1.3.3 主动悬架的发展趋势
• 1.4 课题的研究目的与意义
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第2章 车辆前悬架的建模及运动学仿真分析
• 2.1 悬架仿真分析综述
• 2.2 悬架主要分析参数数学模型
• 2.3 麦弗逊式前悬架的ADAMS虚拟样机建模及仿真分析
• 2.3.1 ADAMS/Car建模基本步骤和方法
• 2.3.2 麦弗逊式独立前悬架的结构分析
• 2.3.3 麦弗逊式前悬架的虚拟样机建模
• 2.3.4 悬架系统仿真分析
• 2.4 本章小节
• 第3章 车辆悬架性能参数的优化
• 3.1 悬架参数化分析与试验性设计
• 3.2 悬架的优化设计
• 3.3 悬架优化前后仿真结果的对比
• 3.3.1 车轮外倾角
• 3.3.2 主销后倾角
• 3.3.3 主销内倾角
• 3.3.4 车轮前束角
• 3.4 本章小节
• 第4章 主动悬架控制系统的仿真建模
• 4.1 联合仿真方法概述
• 4.2 主动悬架控制仿真模型的建立
• 4.2.1 基于1/4车体主动悬架模型的简化
• 4.2.2 基于1/2车体主动悬架模型的简化
• 4.2.3 利用ADAMS/View建立主动悬架系统的机械模型
• 4.3 路面仿真模型的建立
• 4.4 本章小节
• 第5章 主动悬架控制技术的研究
• 5.1 基于1/4车体的主动悬架控制系统的设计
• 5.1.1 模糊控制系统的设计
• 5.1.2 PID控制系统的设计
• 5.1.3 自适应模糊PID控制系统设计
• 5.2 基于1/2车体的主动悬架模糊控制系统的设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 控制仿真结果分析
• 6.1 基于1/4车体的主动悬架仿真结果分析
• 6.1.1 被动悬架仿真及结果分析
• 6.1.2 模糊控制仿真及结果分析
• 6.1.3 PID控制仿真及结果分析
• 6.1.4 自适应模糊PID控制仿真及结果
• 6.2 基于1/2车体的主动悬架仿真结果分析
• 6.3 控制仿真的校验
• 6.3.1 基于数学模型的主动悬架仿真模型的建立
• 6.3.2 基于数学模型的控制仿真及结果分析
• 6.4 本章小节
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢