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基于磁流变减振器的汽车半主动悬架的控制研究

蒋东升  
【摘要】:本文依托省教育厅基金项目(2008307)“汽车悬架系统磁流变减振器的力学模型与设计理论的研究”,以改善汽车行驶平顺性为主要目标,着重对汽车磁流变半主动悬架的控制策略进行研究,并运用MATLAB和ADAMS对其进行了联合仿真研究分析。 基于此,本文的主要研究内容及成果如下: 1)概述了磁流变半主动悬架的发展、国内外研究现状及其控制策略研究状况,最后确定了本文的主要研究内容、目的和意义; 2)简要介绍了磁流变效应与磁流变的流变机理,对磁流变的工作模式进行了具体分析,推导计算出基于混合工作模式的磁流变减振器阻尼力,并在此基础上建立了磁流变减振器的仿真模型,仿真结果表明其工作性能与上述建立的磁流变减振器数学模型相符合; 3)介绍了路面不平度及其功率谱,并依此在MATLAB/SIMULINK中建立了C级随机路面模型;阐述了三个性能评价指标并分析了各性能评价指标对汽车行驶平顺性和操纵稳定性的影响,建立了简化的二自由度1/4车磁流变半主动悬架的动力学模型,确定了其动力学的状态空间方程,最后在ADAMS/View中建立了二自由度1/4车半主动悬架的机械刚体模型; 4)控制策略的研究和设计是本文的研究重点。结合经典控制和现代控制理论,在PID控制和Fuzzy控制的基础上,对磁流变半主动悬架的控制策略进行了深入研究。以改善汽车行驶平顺性为主要目的,在MATLAB/SIMULINK中建立了磁流变半主动悬架的PID单一控制、Fuzzy-PID复合控制和自适应Fuzzy-PID复合控制策略模型; 5)通过ADAMS/Controls完成了ADAMS与MATLAB的通信接口设置,建立了基于PID控制、Fuzzy-PID控制和自适应Fuzzy-PID控制的联合仿真模型并进行了联合仿真,对仿真结果进行对比分析,结果表明三种控制策略相对于被动悬架明显的改善了汽车行驶平顺性,对三种控制策略的控制效果对比分析,结果表明自适应Fuzzy-PID控制相比其它两种控制更有效改善了汽车行驶平顺性和操纵稳定性。 本文的研究成果对磁流变半主动悬架的设计与研发具有一定的指导意义和参考价值,同时联合仿真的应用为车辆动力学仿真提供了新的思路。


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