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基于免疫粒子群算法的轿车液压半主动悬架系统的应用研究

王玉勤  
【摘要】:随着技术的进步和人民生活水平的提高,人们对汽车的操纵稳定性和行驶安全性的要求也越来越高,如何提高汽车的安全性和舒适性已成为现代汽车研究的重要课题之一。本课题旨在通过免疫粒子群控制算法对麦弗逊式半主动悬架的动态特性进行研究,反复调试得出悬架系统的免疫粒子群控制技术,以提高系统的动态特性和稳态特性,改善其乘坐舒适性和行驶稳定性,为中高级轿车的液压半主动的悬架产品研发提供参考依据。 本文首先对悬架的分类和结构进行分析,选取具有普遍应用性的麦弗逊式半主动悬架系统作为研究对象。参考有关文献,首次建立了三自由度1/4车体悬架的数学模型,该模型集成了纵向减振模型和侧向减振模型,推导出悬架动力学方程和状态方程。接着运用ADAMS软件建立了半主动悬架系统的实体模型,鉴于悬架系统数学模型和实体模型的误差,采用最小二乘法对悬架各参数进行辨识,得出新的辨识参数。辨识后的ADAMS输出响应曲线与MATLAB输出曲线基本吻合,为悬架系统控制策略的研究做好了准备工作。首次研究出适合悬架系统的免疫粒子群控制算法,设计出免疫粒子群控制器,并将该控制方法用于悬架系统的控制中。仿真结果表明,与未加控制的悬架系统相比,基于免疫粒子群算法的半主动悬架系统的动态特性得到了有效地改善,提高了系统抗干扰能力以及参数时变的鲁棒性。将仿真结果与悬架系统的模糊控制系统和最优控制系统进行比较,结果表明,半主动悬架系统的免疫粒子群控制品质好于模糊控制和最优控制。 采用ADAMS和MATLAB联合仿真来校验免疫粒子群算法对半主动悬架系统控制策略的准确性,结果显示,基于联合仿真的悬架系统模型和数学模型的的仿真响应曲线基本趋于吻合,可见,所设计的免疫粒子群算法的控制策略是准确可行的。 最后,设计了惯性通道式半主动悬架作动器,建立了力学控制模型,并推导出数学模型。为了研究惯性通道截面积的改变对系统动态特性的影响,运用MATLAB软件对系统进行仿真,结果表明: (1)在低频时,系统的动阻尼和动刚度变化较大,在高频时,各值逐渐变小并趋于稳定,可以为半主动悬架系统提供低频大阻尼力和高频小阻尼力。 (2)随着惯性通道截面积的增加,作动器的动刚度和动阻尼峰值也随之增大,可见,惯性通道截面积的大小对系统动态特性影响较大。 (3)在高频阶段力传递率基本趋于吻合,可以大大降低车辆在不平路面行驶时引起的振动,提高行驶的平稳性。


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