车辆半主动悬架模糊控制及仿真研究

论文摘要

悬架是现代汽车上的重要总成之一。它的功用是把路面作用于车轮上的各种力都传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。除此之外,还应具有良好的减振和缓冲能力,以缓和由于路面不平传给车架或车身的冲击载荷,保护车身、乘客和货物,抑制车轮的不规则振动。由于外界干扰引起的车辆振动是影响车辆性能的重要因素。车辆振动会影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性及车俩零部件的疲劳寿命,因此有效控制车辆振动成为提高车辆整体性能的一项具有实际意义的迫切任务。为了提高悬架的性能,出现了主动悬架和半主动悬架。汽车悬架系统是一个复杂的非线性系统,常规的控制策略应用于汽车悬架系统具有一定的局限性,而模糊控制器能适用于复杂非线性系统。与传统的自适应系统相比,在满足更为苛刻的性能要求的同时,还适用于更广泛的系统及环境的不确定性。本文对半主动悬架特性进行了分析,在此基础上,研究了模糊控制方法。模糊控制和常规控制算法相比具有建模简单,控制精度高、非线性适应性强等优点,在车辆智能悬架系统得到了较广的应用。本文以簧载质量垂向速度、簧载质量俯仰角速度及其变化率作为模糊控制器输入,使用双模糊控制器实现车辆半主动悬架的控制,达到改善车辆垂直和俯仰振动的综合减振目的。同时,以某型车辆1/4车和半车悬架模型为对象进行了仿真分析。把车身加速度,悬架动挠度,和轮胎动载荷作为主要的评价参数,仿真结果表明：采用所提出的模糊控制策略不仅能较好地改善车辆乘坐舒适性,还能显著降低悬架击穿可能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车悬架系统及其发展概述
• 1.1.1 被动悬架系统
• 1.1.2 全主动悬架系统
• 1.1.3 半主动悬家系统
• 1.2 半主动悬架的控制技术及国内外研究应用概况
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.2.3 实际应用状况
• 1.3 本文的研究内容及研究意义、研究方法
• 第2章 半主动悬架的结构和工作原理
• 2.1 半主动悬架阻尼器
• 2.1.1 弹性元件刚度和减振器阻尼力都可控的半主动悬架
• 2.1.2 减振器阻尼力可控的半主动悬架
• 2.1.3 工作液、作动器、传感器
• 2.2 作动器的结构和工作原理
• 2.3 可调阻尼减振器阻尼特性
• 2.3.1 流体对阀片挡板的冲击力
• 2.3.2 活塞与缸筒间的缝除阻尼力
• 2.3.3 流体对活塞端面的压力
• 第3章 汽车悬架模型的建立
• 3.1 1/2车四自由度悬架模型
• 3.1.1 四自由度被动悬架模型
• 3.1.2 四自由度主动悬架模型
• 3.1.3 四自由度半主动悬架模型
• 3.2 1/4车二自由度悬架模型
• 3.2.1 被动悬架模型
• 3.2.2 半主动悬架模型
• 3.3 整车七自由度悬架模型
• 3.4 悬架系统的性能评价指标
• 3.4.1 人体振动特性及评价标准
• 3.4.2 振动对人体的影响
• 3.4.3 全身承受振动的评价标准
• 3.5 汽车平顺性评价方法
• 3.5.1 ISO2631评价标准
• 3.5.2 国家评价标准
• 3.5.3 悬架性能的典型评价指标
• 第4章 半主动悬架系统的模糊逻辑控制
• 4.1 模糊逻辑系统概述
• 4.2 模糊数学的基础知识
• 4.2.1 模糊集合与隶属函数
• 4.2.2 模糊逻辑技术
• 4.3 模糊控制的基本工作原理
• 4.3.1 输入、输出量的规范化与模糊化
• 4.3.2 语言规则形成和推理
• 4.3.3 模糊规则的确定
• 4.3.4 查表法
• 4.4 悬架模糊控制系统设计
• 4.4.1 模糊控制器的结构选择
• 4.4.2 确定输入变量和输出变量的基本论域
• 4.4.3 输入输出变量的模糊化
• 4.4.4 确定量化因子和比例因子
• 4.4.5 建立模糊控制规则
• 4.4.6 模糊推理
• 4.4.7 解模糊
• 第5章 半主动悬架系统仿真研究
• 5.1 计算机仿真概述
• 5.2 Matlab及Simulink简介
• 5.3 采样周期的选取
• 5.4 基于Matlab/Simulink的半主动悬架仿真模型的建立
• 5.4.1 路面模型
• 5.4.2 四分之一车二自由度悬架模型仿真分析
• 5.4.3 二分之一车四自由度悬架模型仿真分析
• 第6章 总结
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢