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智能控制在汽车半主动悬架中的应用

韩豫萍  
【摘要】: 悬架是汽车的重要组成部分,其结构形式和性能参数选择的合理与否直接影响汽车的操纵稳定性及乘坐舒适性。随着人们对汽车的舒适性和安全性要求的提高,传统的被动悬架由于其弹簧系数、阻尼比等参数不可调,很显然不能使汽车有良好的平顺性,而阻尼系数可调的半主动悬架,使得它可以很好的满足车辆行驶过程的需要,同时与主动悬架相比,由于工作中不需要施加外力装置,结构简单,实现比较容易,性价比也高,而控制效果几乎与主动悬架相近,因此越来越受到汽车工程界的广泛重视。 智能悬架的控制方法主要有:PID控制、最优控制、自适应控制、神经网络控制、模糊控制等,上述控制方法不管是经典控制理论还是现代控制理论都各有利弊,本文在对这些控制方法比较的基础上,提出了一种新的控制理论—基于灰色控制与PID控制的汽车半主动悬架控制算法。对于汽车半主动悬架结构系统,是典型的灰色系统,所以采用灰色控制方法进行研究具有一定的可行性。该控制策略融合了PID算法和灰色控制理论的优点,从而使主动悬架的控制性能不断地完善。首先根据牛顿第二定律,建立起2自由度汽车半主动悬架系统的动力学模型,采用了1/4车辆悬架系统。在此基础上,考虑多方面因素,建立汽车悬架系统的输入模型,本文中使用了两种信号,近似正弦信号和路面激励信号。然后在对磁流变液阻尼器的可控性和动态特性分析研究的基础上,在Matlab平台上实现模型的仿真。 通过计算机仿真得出了半主动悬架PID控制方法及基于灰色控制与PID的融合控制算法仿真曲线图,对曲线图进行定性分析和定量分析得出这种基于灰色控制与PID融合的控制算法较其它控制方法更有效、具有一定的可行性。灰色PID控制方法与其它的控制方法相比,灰色PID方法对车身垂直方向加速度、速度、位移波动的减小力度更大,并使输出曲线变化相对平缓,控制性能良好。从仿真结果容易看出,该控制方法鲁棒性强,更适合汽车悬架这种典型的灰色、非线性、时变系统。这种新型智能控制策略为汽车半主动悬架控制理论的研究提供了一条新思路。


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