汽车半主动悬架与防抱死制动系统的集成控制研究

论文摘要

汽车半主动悬架和ABS防抱死制动系统是汽车底盘两个重要的子系统,它们在提高汽车的行驶平顺性和操纵安全性方面发挥着日益重要的作用。但两个子系统的简单叠加,并不能使汽车的整车性能达到最优。为此,本文开展汽车半主动悬架和ABS防抱死制动系统的协调控制研究,旨在通过两个子系统的联系与参数共享,克服子系统单独控制存在的目标不一致性,达到对汽车整车综合性能的改善。本文建立了汽车半主动悬架系统和防抱死制动系统的动力学模型,在此基础上,对两个系统分别设计了模糊控制器。Matlab/Simulink仿真结果表明,模糊控制有效改善了汽车悬架和制动系统的性能。通过深入分析悬架系统和制动系统之间的相互联系,建立了两个子系统的关联模型,提出了集成控制的思想,即在两个子系统单独控制的基础上,增加一个协调控制器,通过协调控制器实现对ABS控制过程的调节。仿真结果表明,集成控制不仅能有效消除悬架控制对制动系统带来的不利影响,使汽车获得最佳的制动性能,同时也改善了悬架系统的性能。采用ADAMS多体系统动力学分析软件,建立了包含麦弗逊前悬架、斜臂式独立后悬架以及轮胎模型的四轮整车虚拟样机模型。将ADAMS虚拟样机模型导入到Matlab/Simulink的控制程序中,对集成控制系统进行了联合仿真。结果表明,制动性能和悬架性能都得到了不同程度的提高,从而验证了集成控制思想的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 汽车悬架系统及其控制研究
• 1.1.1 悬架的功用和分类
• 1.1.2 电控悬架研究
• 1.1.3 电控悬架控制方法研究
• 1.2 汽车防抱死制动系统及其控制研究
• 1.2.1 防抱死制动系统的功用和工作原理
• 1.2.2 防抱死制动系统研究
• 1.2.3 防抱死控制方法研究
• 1.3 汽车底盘集成控制研究
• 1.4 本文研究目的和主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要内容
• 2 半主动悬架动力学模型与控制
• 2.1 半主动悬架动力学模型
• 2.1.1 四自由度半车模型
• 2.1.2 路面输入模型
• 2.2 汽车悬架性能的评价方法
• 2.3 半主动悬架系统的控制
• 2.3.1 模糊控制方法
• 2.3.2 模糊控制器设计
• 2.4 仿真结果与分析
• 2.5 本章小结
• 3 ABS 防抱死制动系统模型与控制
• 3.1 ABS 防抱死制动系统模型
• 3.1.1 制动系统模型
• 3.1.2 轮胎模型
• 3.1.3 简化的制动器模型
• 3.2 ABS 防抱死制动系统的控制
• 3.2.1 制动系统模糊控制方法
• 3.2.2 制动系统模糊控制器设计
• 3.3 仿真结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 半主动悬架与ABS 防抱死制动系统集成控制.
• 4.1 悬架系统和制动系统的联系
• 4.2 悬架系统和制动系统集成控制思想
• 4.3 集成控制模型与方法
• 4.3.1 集成控制模型
• 4.3.2 集成控制方法
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 5 整车底盘虚拟样机模型与仿真
• 5.1 ADAMS 软件简介
• 5.2 ADAMS 在汽车动力学仿真上的应用
• 5.3 整车多体动力学模型
• 5.3.1 悬架系统模型
• 5.3.2 整车模型
• 5.4 轮胎模型和路面模型
• 5.4.1 轮胎模型
• 5.4.2 路面模型
• 5.5 仿真过程与结果分析
• 5.5.1 整车多体动力学模型仿真
• 5.5.2 ADAMS 模型和MATLAB 控制模块的联合仿真方法
• 5.5.3 半主动悬架和ABS 系统集成控制的联合仿真
• 5.6 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录