基于模糊控制策略的车辆主动悬架研究.pdf

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1、第13卷第3期2015年6月动力学与控制学报Vol_13No．31672-．6553／2015／13(3)／210．5JOURNAL0FDYNAMICSANDCONTROLJun．2O15基于模糊控制策略的车辆主动悬架研究术唐传茵”马岩赵广耀李允公张洪铁(1．东北大学机械7-程与自动化学院，沈阳110819)(2．沈阳仪表科学研究院，沈阳110043)摘要建立了车辆整车7自由度模型的主动悬架控制的系统状态方程模型，设计了两种模糊控制策略，方法一针对整车模型，采用一种控制方法，方法二针对整车模型的运动方式，设计不同的模

2、糊控制器，垂直振动模糊控制器，俯仰振动模糊控制器，侧倾振动模糊控制器和逻辑控制器，仿真结果表明，所设计的模糊控制器对提高车辆的舒适性与操纵稳定性有较好的效果．关键词主动悬架，整车模型，模糊控制DOI：10．6052／167245553-2014-076引言1七自由度整车模型车辆悬架的功用为承载车身与车轮之间的力，七自由度整车系统模型如图l所示．系统微完成车轮与车身之间的力与力矩的传递作用，缓和分方程：来自路面传递给车身的冲击载荷，衰减冲击载荷引m2=k,i(y—z)+(2i—z)+Ci(2一2)+起的振动，保证车辆能

3、够正常行驶．车辆悬架系统在，(i=1，2，3，4)很大程度上决定着整车的行驶平顺性、操纵稳定性21=z一+d；22=z+6+dO；与通过性，对减振效果等多项使用性能都有着很大23=z一Ⅱ一c日；24=z+6+cO(1)影响．车辆平顺性与操纵稳定性的矛盾问题是车辆m2"：k1(z1—21)+k(z2—22)+动力学一直存在的问题，悬架电控技术为解决这个k(z3—23)+k(z4—24)问题找到了办法．关于悬架电控系统控制规律的研c1(21—21)+c2(22—22)+C3(23—23)+究受到学者的广泛关注．很多研究者

4、进行了关于悬c4(24一乏4)一F1一F2一F3一F4(2)架模糊控制器设计与主动，半主动悬架系统的仿真Jy+=一[1(z1一z1)+c1(21一二1)+3(z3一分析¨I6j．本文提出了针对整车系统模型的新的3)+c3(启3—23)]n+(F1+F3)凸+模糊控制方法，方法一，设计了一种模糊控制器，整[(2一2)+c2(22—22)+(z4一4)+车模型采用一种控制算法．在第二种控制方法中，c4(24—24)]b一(F2+F4)b(3)分别设计针对垂向振动的模糊算法控制器，针对俯Jyq=一[kd(z3一z3)+c3

5、(23—23)+k(z4一仰运动的模糊算法控制器，与针对车体侧倾时运动Z4)+c4(24—24)]c+(F3+)c+的模糊控制器；侧倾与俯仰时的运动状态与垂直运[1(z1一z1)+C1(21—21)+2(z2一z2)+动不同，经过反复试验与仿真分析，提出了针对本C2(22—22)]d一(F+F2)d(4)文仿真模型的侧倾运动与俯仰的模糊规则．最后根其中：o一车身质心到前轮(1、3)轴线的距离；6一据整车的运动情况，对三种控制器进行逻辑运算，车身质心到后轮(2、4)轴线的距离；c一车身质心到得到逻辑运算控制器，应用仿真

6、软件进行七自由度整车系统建模．结合仿真得到的结果对本文所建立右轮(3、4)轴线的距离；d一车身质心到左轮(1、2)的针对整车模型的模糊控制器进行分析与研究．轴线的距离；一车身对于轴的转动惯量；一车2012-11．18收到第1稿，2013-04-23收到修改稿．中央高校基本科研业务费资助(N100403009)，国家自然科学基金资助项目(51275080)t通讯作者E—mail：chytang@me．neu．edu．cn第3期唐传茵等：基于模糊控制策略的车辆主动悬架研究211身对于Y轴的转动惯量；z(i=1，2，3，4

7、)一非簧载变量；在俯仰振动控制器中，把车身俯仰的角速度质量的垂向位移；(i=1，2，3，4)一车身四个端点与车身俯仰的角加速度作为输入变量，经过抗点头处的垂向位移；yi(i=1，2，3，4)一路面激励．控制器运算后，得到第二个中间输出变量；在侧倾振动控制器中，车身侧倾的角速度与车身侧倾的角加速度设计为输入变量，经过抗侧倾控制器运算既一后，得到第三个中间输出变量；逻辑运算控制器，以三个中间输出变量作为输入变量，经过数学运算与逻辑运算后，得到四个输出控制力．Vehiclevelocity．IIr、vekaccde删onl

8、—r—PitchvelocityJ．．．．1卜、窘8PIaccek州on1⋯一厂—暑图17自由度整车系统模型Fig．1Thesevendegreesoffreedommodelofvehicle蛐J．Lj＼Rouacccl硼岫1⋯⋯⋯⋯⋯⋯一广1／2模糊控制系统建立图2控制系统结构图Fig．2Thestructurediagramoftheco