本文關(guān)鍵詞：車輛主動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。相比被動懸架而言,主動懸架具有更加優(yōu)越的綜合性能,它可以根據(jù)車輛行駛過程中的運動狀態(tài)和路面狀況對車身姿態(tài)進行調(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懸架系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。本文在參考國內(nèi)外車輛主動懸架控制研究理論的基礎上,以改善車輛行駛平順性為主要目的,重點對主動懸架的控制策略進行了研究,并通過Matlab/Simulink仿真軟件對搭建的主動懸架模型進行仿真。具體研究工作如下:首先,確定車身垂直加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷的均方根值作為懸架系統(tǒng)的性能評價指標。針對隨機路面,建立了積分白噪聲形式的C級路面輸入的數(shù)學和仿真模型。對懸架系統(tǒng)進行簡化分析后,建立了二自由度1/4車輛主動懸架模型和四自由度1/2車輛主動懸架模型的運動微分方程,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,以二自由度主動懸架模型為研究對象,針對線性二次型調(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控制性能指標的加權(quán)陣,簡化了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,提高了車輛行駛平順性。最后,以四自由度主動懸架模型為研究對象,基于模糊控制理論,設計了以車身在前懸(后懸)垂向振動的速度誤差及其變化為輸入的二維主動懸架模糊控制器。為了提高模糊控制自適應能力,在常規(guī)模糊控制基礎之上,利用模糊推理獲得論域伸縮因子的方法,設計了主動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懸架都能夠明顯地降低車身垂直振動和車身俯仰振動,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】：主動懸架 LQR控制 遺傳算法 模糊控制 伸縮因子
【學位授予單位】：上海工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外主動懸架控制算法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 主動懸架技術(shù)發(fā)展趨勢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)的動力學模型18-30
• 2.1 懸架系統(tǒng)的性能評價指標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 二自由度主動懸架系統(tǒng)數(shù)學模型的建立23-26
• 2.3.2 四自由度主動懸架系統(tǒng)數(shù)學模型的建立26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 1/4 主動懸架系統(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 主動懸架能控性與能觀性31-33
• 3.3 主動懸架最優(yōu)控制器的設計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 主動懸架系統(tǒng)控制策略研究47-69
• 4.1 主動懸架模糊控制47-54
• 4.1.1 模糊控制理論概述47-48
• 4.1.2 模糊控制器設計48-54
• 4.2 主動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計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71-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果74-75
• 致謝75-76

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