基于ADAMS主动悬架控制策略研究

论文摘要

悬架是汽车重要组成部分,车辆通过悬架的刚性与弹性元件,传导车身与车轮间的力与力矩,同时起到很好的缓冲作用。目前大部分汽车上仍然被动悬架,虽然它在设计时做了很好的优化,但是它的性能参数是确定的,不能适应多变的工况,因此不能达到现代汽车的设计要求。主动悬架因为其可以根据不同的路面可以及时控制悬架振动,随着计算机及控制技术的发展主动悬架的研究已经成为悬架技术的前沿课题。主动悬架的控制是一个不确定、多变量系统控制的问题,但是基于数学模型的控制研究却又因为模型的复杂而难以建立精确模型,本文采用虚拟样机软件ADAMS建立1/4主动悬架的机械模型,以此作为控制策略研究的基础。首先,通过建立二自由度悬架系统动力学模型、确定系统的状态空间方程并分析,了解ADAMS建立模型的原理；通过ADAMS/Controls模块确定与MATLAB联合仿真之间的输入输出变量。其次,本文选用了PID控制,与模糊控制技术,设计了两种技术的控制策略,并应用Matlab/Simulink软件进行了控制器的建立；在两种控制策略研究基础上,分析并结合两种控制技术优点,建立了自适应模糊PID控制器。模糊PID兼具模糊与PID控制技术的优点,通过模糊控制来自整定PID控制的参数,更加具有良好的控制性能。在Simulink中建立积分白噪声路面输入模型作为研究的路面激励。最后,通过ADAMS与MATLAB软件的联合仿真,比较了被动悬架与主动悬架基于激励的响应,车身垂直加速度,悬架动行程,轮胎动变形都有了较大的改善,证实了这三种控制策略都是可行的,提高了车辆的稳定性与乘坐舒适性,

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出与目的
• 1.2 悬架系统简介
• 1.2.1 悬架的组成与功用
• 1.2.2 悬架的分类
• 1.2.3 主动悬架控制策略简介
• 1.2.4 主动悬架的发展现状和趋势
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 悬架的动力学模型
• 2.1 悬架性能评价指标
• 2.2 悬架系统动力学方程
• 2.2.1 车辆动力学模型的简化
• 2.2.2 二自由度被动动悬架动力学模型
• 2.2.3 二自由度主动悬架动力学模型
• 2.3 路面激励模型的建立
• 2.3.1 随机路面空间功率谱
• 2.3.2 随机路面时间频率谱
• 2.4 本章小结
• 第3章 主动悬架机械模型建立
• 3.1 ADAMS软件介绍
• 3.2 ADAMS中建立1/4主动悬架简化模型
• 3.2.1 悬架模型建立
• 3.2.2 通信变量的设定
• 3.3 本章小结
• 第4章 主动悬架控制策略研究
• 4.1 悬架系统的PID控制
• 4.1.1 PID控制原理
• 4.1.2 PID控制器的设计
• 4.2 悬架系统的模糊控制
• 4.2.1 模糊控制原理
• 4.2.1.1 模糊控制器的结构
• 4.2.1.2 模糊控制规则
• 4.3 自适应模糊PID控制
• 4.3.1 自适应模糊PID原理
• 4.3.2 主动悬架自适应模糊PID控制器的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 联合仿真及结果分析
• 5.1 联合仿真概述
• 5.1.2 MATLAB软件介绍
• 5.2 控制系统联合仿真
• 5.2.1 路面模型的建立
• 5.2.2 联合仿真模型
• 5.3 PID控制主动悬架仿真分析
• 5.3.1 PID联合仿真模型
• 5.3.2 被动悬架仿真结果分析
• PID仿真结果分析
• 5.4 模糊控制主动悬架仿真
• 5.4.1 模糊控制联合仿真模型
• 5.4.2 仿真结果分析
• 5.5 模糊PID主动悬架控制仿真
• 5.5.1 模糊PID联合仿真模型
• 5.5.2 仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 论文总结与展望
• 6.1 论文的主要内容
• 6.2 研究不足及展望
• 参考文献
• 致谢