车辆半主动悬架模糊PID控制仿真及试验研究

论文摘要

随着国民经济飞速发展、高速公路网全面建设以及生活水平极大提高,汽车逐渐融入到人们工作生活之中,成为不可或缺的交通工具,人们对汽车的行驶平顺性和安全性提出更高的要求。悬架是影响汽车性能的关键部件,采用能够根据路面情况和车辆运行状态进行实时控制的智能悬架是提高汽车平顺性和安全性的一条重要途径。磁流变半主动悬架利用磁流变技术实现了阻尼实时控制,具有悬架系统是保证车辆乘坐舒适性和行驶安全性的重要组成部件。论文对基于磁流变减振器的1/4车辆半主动悬架控制系统进行了仿真以及试验研究。首先,论文运用车辆动力学理论建立了1/4车辆两自由度半主动悬架系统的动力学模型。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数学模型。依据控制原理分别设计了半主动悬架“天棚”阻尼控制算法和模糊PID控制算法,并通过软件Matlab 7.0构建了实现这些控制策略的半主动悬架控制仿真模型,取得了比较好的效果;其次,介绍了如何利用Matlab/Simulink的RTW代码生成工具将Simulink模型自动转换成C/C++代码的方法,并下载到含DSP芯片的TMS320 C6713评估板中。通过这种方式可以利用Simulink方便地建立系统模型,同时也解决了Simulink模型在Matlab/Simulink环境下速度较慢的问题,大大减少了软件工程师的编程工作量。转换后的C代码能脱离Matlab环境独立运行,这进一步扩大用该方法生成的C代码的适用范围;最后,论文利用了1/4车辆半主动悬架控制试验台,使用LabVIEW软件对半主动悬架模糊PID控制进行了初步研究。试验得到了被动悬架以及半主动悬架在正弦激励下的车身垂直加速度以及悬架动挠度曲线,试验结果表明模糊PID控制策略可以较好的控制悬架系统,改善了车辆的动态性能。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 车辆悬架系统发展现状
• 1.1.1 车辆悬架系统简介
• 1.1.2 半主动悬架发展现状
• 1.1.3 磁流变减振器发展现状
• 1.2 车辆悬架系统控制策略概述
• 1.2.1 车辆动力学的研究发展
• 1.2.2 半主动悬架控制策略概述
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 车辆半主动悬架系统动力学分析
• 2.1 悬架系统评价指标
• 2.2 路面输入模型与功率谱
• 2.2.1 路面不平度的功率谱
• 2.2.2 空间与时间频率功率谱密度折算
• 2.3 悬架系统动力学模型
• 2.3.1 车辆振动系统模型
• 2.3.2 被动悬架动力学模型
• 2.3.3 半主动悬架动力学模型
• 本章小结
• 第三章 半主动悬架天棚阻尼与模糊PID 控制仿真研究
• 3.1 天棚阻尼控制算法与仿真分析
• 3.1.1 天棚阻尼控制算法
• 3.1.2 路面模型的建立与仿真
• 3.1.3 半主动悬架天棚阻尼控制建模与仿真
• 3.2 模糊控制理论
• 3.2.1 模糊控制理论基础
• 3.2.2 模糊控制器设计原理
• 3.3 PID控制算法理论基础
• 3.3.1 PID 控制器基本原理
• 3.3.2 PID控制器特点
• 3.4 模糊PID 控制器设计
• 3.4.1 模糊PID 控制原理
• 3.4.2 PID 参数模糊调整模型的建立
• 3.5 半主动悬架模糊PID 仿真与结果分析
• 3.5.1 半主动悬架模糊PID 控制器的编制
• 3.5.2 仿真与结果分析
• 本章小结
• 第四章 基于DSP 的半主动悬架系统代码自动生成
• 4.1 ICETEK-C6713-A 板介绍
• 4.2 DSP 芯片与开发流程介绍
• 4.3 系统代码生成原理
• 4.3.1 RTW概述
• 4.3.2 DKT 概述
• 4.3.3 代码的生成步骤
• 4.4 仿真软件的配置
• 4.4.1 MATLAB 中C6000 的配置
• 4.4.2 CCS 的配置
• 4.5 半主动悬架系统代码自动生成
• 4.5.1 模型修改
• 4.5.2 参数设置
• 4.5.3 代码自动生成
• 本章小结
• 第五章 半主动悬架系统控制试验研究
• 5.1 磁流变减振器建模与特性试验
• 5.1.1 模型的建立
• 5.1.2 特性试验与结果分析
• 5.2 半主动悬架模糊PID 控制试验
• 5.2.1 试验系统硬件构成
• 5.2.2 试验系统软件设计
• 5.2.3 试验内容与过程
• 5.2.4 试验结果与分析
• 本章小结
• 第六章 全文总结与研究展望
• 6.1 本文主要研究工作
• 6.2 未来研究展望
• 参考文献
• 详细摘要