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轿车半主动悬架的参数优化及控制策略研究

张排排  
【摘要】: 悬架是车辆的重要总成之一,其性能的优越与否直接决定着车辆的乘坐舒适性与安全性。舒适性是由车辆行驶平顺性决定的,安全性是由车辆的操作稳定性决定的;因此,这就意味着悬架即要满足车辆的行驶平顺性,又要满足其操纵稳定性。然而车辆的这两项性能又是相互制约的;因此,我们不可能设计出一个性能完美的悬架,只能两者之间找到一个最佳的平衡点。为了满足人们对高性能悬架的需求,人们在被动悬架、主动悬架的基础上提出了半主动悬架概念;它既有被动悬架结构简单、成本低廉,性能稳定;又简有主动悬架的优越性能,因此,受到人们的广泛关注。 本文首先从悬架的一些参数对整车性能的影响展开分析研究,针对在不同路面激励下,研究了悬架参数对车辆行驶平顺性的几个评价指标的影响;为后面半主动悬架的参数优化及控制策略的研究奠定了一定的理论基础。 其次,综合考虑车辆行驶平顺性的几个评价指标,在二自由度1/4车体半主动悬架模型的基础上建立三自由度(人-座椅-车身)车体模型,确立了以舒适性、悬架动挠度标准差及加速度标准差为目标,以减振器可变阻尼为优化的变量,在不同级别的路面上及不同的行驶车速结合遗传优化算法,对悬架参数进行优化,得到了车辆在各种不同行驶状况下的半主动悬架的最佳阻尼值。 最后,在ADAMS中建立了二自由度1/4车体半主动悬架的简化模型,并在此基础上对半主动悬架的控制策略进行研究,以提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性为最终目的,针对半主动悬架的适应性和智能性进行了分析研究。如何改善半主动悬架对不同路面激励输入的情况下的适应性,对改善汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有着非常重要的研究意义。因此,提出了半主动悬架的自适应模糊PID控制理论;其基本特点是以模糊控制为基础,结合自适应PID控制策略,使其兼有模糊控制和PID控制的优点,得到更好控制效果。 将在ADAMS建立的半主动悬架仿真模型导入到MATLAB软件中,结合以自适应模糊PID控制算法建立的仿真模型进行联合仿真,得到自适应模糊PID控制算法半主动悬架的仿真曲线,并与被动悬架相比较,结果表明自适应模糊PID控制策略能够很好的改善车辆的行驶平顺性。


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