本文關(guān)鍵詞：車輛主動(dòng)懸架的控制與仿真研究

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【摘要】：懸架系統(tǒng)是車輛行駛系統(tǒng)中的重要組成部分之一,其性能的好壞極大程度地影響著車輛行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等車輛重要指標(biāo)。相比被動(dòng)懸架而言,主動(dòng)懸架具有更加優(yōu)越的綜合性能,它可以根據(jù)車輛行駛過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀況對(duì)車身姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié),使懸架系統(tǒng)始終處于最優(yōu)減振狀態(tài)。因此,研究和推廣車輛主動(dòng)懸架系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在參考國(guó)內(nèi)外車輛主動(dòng)懸架控制研究理論的基礎(chǔ)上,以改善車輛行駛平順性為主要目的,重點(diǎn)對(duì)主動(dòng)懸架的控制策略進(jìn)行了研究,并通過Matlab/Simulink仿真軟件對(duì)搭建的主動(dòng)懸架模型進(jìn)行仿真。具體研究工作如下:首先,確定車身垂直加速度、懸架動(dòng)撓度和輪胎動(dòng)載荷的均方根值作為懸架系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)隨機(jī)路面,建立了積分白噪聲形式的C級(jí)路面輸入的數(shù)學(xué)和仿真模型。對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析后,建立了二自由度1/4車輛主動(dòng)懸架模型和四自由度1/2車輛主動(dòng)懸架模型的運(yùn)動(dòng)微分方程,并用狀態(tài)空間分析法確定系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程。其次,以二自由度主動(dòng)懸架模型為研究對(duì)象,針對(duì)線性二次型調(diào)節(jié)器(LQR)權(quán)重矩陣確定困難的問題,提出了一種改進(jìn)的最優(yōu)控制方法——遺傳線性二次型調(diào)節(jié)器。利用遺傳算法(GA)全局搜索優(yōu)化能力來確定LQR控制性能指標(biāo)的加權(quán)陣,簡(jiǎn)化了Q、R和N矩陣的尋優(yōu)過程。仿真結(jié)果表明:采用遺傳算法優(yōu)化LQR權(quán)重矩陣后,懸架二次型性能指標(biāo)J得到較大幅度的下降,有效地減小了車輛垂直方向的振動(dòng),提高了車輛行駛平順性。最后,以四自由度主動(dòng)懸架模型為研究對(duì)象,基于模糊控制理論,設(shè)計(jì)了以車身在前懸(后懸)垂向振動(dòng)的速度誤差及其變化為輸入的二維主動(dòng)懸架模糊控制器。為了提高模糊控制自適應(yīng)能力,在常規(guī)模糊控制基礎(chǔ)之上,利用模糊推理獲得論域伸縮因子的方法,設(shè)計(jì)了主動(dòng)懸架變論域模糊控制器。仿真結(jié)果表明:常規(guī)模糊控制策略和變論域模糊控制策略相比被動(dòng)懸架都能夠明顯地降低車身垂直振動(dòng)和車身俯仰振動(dòng),改善了車輛的行駛平順性,并且變論域模糊控制策略的性能更優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：主動(dòng)懸架 LQR控制 遺傳算法 模糊控制 伸縮因子
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.33
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題的研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外主動(dòng)懸架控制算法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 主動(dòng)懸架技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第二章 懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型18-30
• 2.1 懸架系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)18-19
• 2.2 路面輸入模型的建立19-23
• 2.2.1 路面頻域模型19-20
• 2.2.2 路面時(shí)域模型20-23
• 2.3 懸架系統(tǒng)建模23-29
• 2.3.1 二自由度主動(dòng)懸架系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立23-26
• 2.3.2 四自由度主動(dòng)懸架系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 1/4 主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制策略研究30-47
• 3.1 線性二次型最優(yōu)LQR控制原理30-31
• 3.2 主動(dòng)懸架能控性與能觀性31-33
• 3.3 主動(dòng)懸架最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)33-34
• 3.4 基于遺傳算法的最優(yōu)控制34-40
• 3.4.1 遺傳算法的基本原理35
• 3.4.2 遺傳算法的基本步驟35-40
• 3.5 Matlab/Simulink建模仿真及結(jié)果分析40-46
• 3.5.1 時(shí)域分析42-44
• 3.5.2 頻域分析44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 1/2 主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制策略研究47-69
• 4.1 主動(dòng)懸架模糊控制47-54
• 4.1.1 模糊控制理論概述47-48
• 4.1.2 模糊控制器設(shè)計(jì)48-54
• 4.2 主動(dòng)懸架變論域模糊控制54-60
• 4.2.1 變論域模糊控制理論概述54-55
• 4.2.2 論域伸縮因子55-58
• 4.2.3 變論域模糊控制器設(shè)計(jì)58-60
• 4.3 Matlab/Simulink仿真建模分析60-67
• 4.3.1 模糊控制仿真結(jié)果及分析62-65
• 4.3.2 變論域模糊控制仿真及分析65-67
• 4.4 兩種控制策略效果對(duì)比分析67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69
• 5.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果74-75
• 致謝75-76

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