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整车半主动悬架的控制与仿真

邓智军  
【摘要】:随着人们对汽车车速要求的提高,传统的被动悬架系统限制了汽车性能的进一步提高。现代汽车悬架系统除了满足实现其基本功用,保证汽车行驶安全性的要求外,主要致力于提高汽车的乘坐舒适性。半主动悬架系统由于具有结构简单,成本较低,基本不需要消耗能量,而减振效果在一定程度上却能够接近全主动悬架系统,远远优于被动悬架的优点,因而成为目前汽车悬架的主要研究方向。 本文针对整车7自由度模型,根据提出的新控制策略进行控制与仿真,主要包括以下几个方面的内容: 1.建立整车7自由度系统的动力学方程和状态空间方程,根据道路不平度的频域模型,分析汽车响应的功率谱及均方根值与悬架阻尼系数之间的关系:根据道路不平度的时域模型,对被动悬架汽车模型进行时域仿真,根据悬架性能评价指标,计算相应的均方根值; 2.建立随机输入下的汽车-道路系统的状态空间方程,建立合理的目标函数,推导瞬时随机最优控制策略的最优控制表达式,然后对被动、全主动和半主动悬架三种情况进行时域仿真,对比分析三种情况下悬架性能评价指标的参数值; 3.分析传统天棚阻尼策略下性能评价指标与悬架阻尼系数之间的关系;通过对汽车系统动力学方程的分析,根据天棚阻尼策略的思想,提出了基于多目标的改进型天棚阻尼策略,对该策略下的四组不同参数进行仿真,分析参数变化对悬架性能评价指标的影响。 本文的创新点是使用了两种新的控制策略对整车模型进行了时域仿真分析,而且本文提出的半主动悬架控制策略具有策略简单,计算量小,成本较低,容易实现等优点。仿真结果表明,两种控制策略都能有效地降低车身垂向加速度均方根值,提高汽车乘坐舒适性,而且充分地利用了悬架动行程,保证了轮胎动载荷在安全范围之内。


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