基于遗传整定的主动悬架模糊PID控制设计.pdf

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1、机械设计与制造第8期32MachineryDesign&Manufacture2011年8月文章编号：1001—3997(2011)08—0032—02基于遗传整定的主动悬架模糊PID控制设计术刘红光肖湘陈士安陆森林王东(江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013)DesignoffuzzyPIDcontrolforactivesuspensionbasedongeneticalgorithmLIUHong-guang，XIAOXiang，CHENShi—an，LUSen-lin，WANGDong(SchoolofAutomobileandTra

2、fficEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)【摘要】针对车辆主动悬架模糊PID控制设计，提出了一种利用遗传算法整定模糊PID增益系数的方法。基于二自由度的1／4车辆模型，根据模糊控制原理和PID控制方法，设计了主动悬架的模糊PID控制器。利用具有全局寻优能力的遗传算法，以悬架二次型性能指标为目标函数，采用适应性比例法确定选择概率，整定了模糊PID的增益系数。优化结果表明，整定后的模糊PID控制主动悬架相对被动悬架综合性能良好，说明了提出的方法是有效的，对模糊PID控制设计具有重要的

3、参考价值。关键词：主动悬架，I遗传算法；模糊PID【Abstract】AmethodofsettinggaincoefficientsoffuzzyPIDbasedongeneticalgorithmisproposed-厂0，designingavehicleactivesuspensionsystemcontrolledbyfuzzyPID．Takingaone-quartervehiclewithtwodegreefreedomasanexample，afuzzy—PIDcontrollerofactivesuspensionisestabl

4、ishedaccordingtofuzzycontroltheoryandPIDcoi~trolmethod．ThenthegaincoefficientsoffuzzyPIDaresetbyapplyingge-neticalgorithmwithglobalseG2"chabilityassumingsuspensionquadraticpe~ormanceindexastarget-tion，byadoptingadaptivescalingmethodtodetermineselectiveprobability．Simulationres

5、uhdemonstratesthatthecomprehensiveperformanceofactivesuspensioncontrolledbyfuzzyPIDisbetterthanthatofpas—-sivesuspension．hisprovedthattheproposedmethodiseffective，byprovidinganimportantreferenceforfuzzy-PIDcontroldesign．Keywords：Activesuspension；Geneticalgorithm；FuzzyPID中图分类号：

6、TH16，U463．33文献标识码：A1引言jJ悬架是车辆重要的结构与功能部件，对车辆的整体性能影响重大⋯。主动悬架是包含有源可控元件的闭环控制系统，可根据汽车的运动状态及外部输入做出反应，来抑制车身运动、车轮动载荷、悬架动挠度和调整车身姿势，使汽车获得最佳的行驶状态。模糊PID控制是一种计算量小、鲁棒性强的控制方法，适用于实时性强、工况多变的场合，文献的研究结果显示应用于主动悬架的模糊PID控制有良好的控制效果。模糊PID控制中的模糊规则与增益系数的选取决定了控制品质，模糊规则主要通过图1l／4车辆模型实践经验确定。文献中都没有说明增益系数如何选

7、取，笔者认图中：m厂车轮质量，kg；m一车身质量，kg；q—路面输人，m；x广车为只有对增益系数进行优化选取，才能取得最好的模糊PID控制轮垂直位移，m；x厂车身垂直位移，m；k厂轮胎剐度，N／m；广效果。悬架刚度，N／m；c广__基值阻尼，N·s／m；制力输入，N。令=(q，3，)，玎一车轮垂直运动速度，m／s；广为车基于二自由度的1／4车辆模型，以悬架二次型性能指标函数身垂直运动速度，m／s。则该悬架系统运动的状态空间方程为：作为目标函数，利用遗传算法优化模糊PID控制的增益系数，提供一种整定模糊PID控制增益系数的方法。=A，Y=CX+DU(

8、1)0002模型建立01000l2．1主动悬架模型其中，A=2C0C0基于1／4车辆主动悬架建立了如图1所示的力学模型。悬