平顺性的半主动空气悬架系统pid控制的研究new

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1、基于平顺性的半主动空气悬架系统PID控制的研究收稿日期：2010-05-15基金项目：浙江省重大科技专项重点项目：电子控制空气悬架系统的开发应用（2006C11089）作者简介：李美（1984－），女，山东聊城人，博士研究生（muzi3124@126.com），主要从事载运工具动态性能及其控制的研究．李仲兴（1963－），男，上海人，教授，博导（zhxli@ujs.edu.cn），主要从事车辆动态模拟及控制的研究．李美李仲兴沈旭峰郭继伟（江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013；)摘要：以某客车电子控制空气悬架为研究对象，应用PID控制理论，开发

2、空气悬架系统的PID控制器。并以空气悬架刚度作为控制量，选取簧上质量垂直振动加速度均方根值为目标量，根据1/4车辆悬架模型的动力学方程，在Matlab/Simulink中建立动力学模型，对PID控制系统进行仿真。并在改建的空气悬架台架试验系统上，对空气悬架系统实现了PID控制。综合仿真分析和试验结果，可以看出，PID控制算法对空气悬架的控制是可行且有效的，可以提高车辆乘坐舒适性和改善操纵稳定性。关键词：半主动悬架PID控制试验中图分类号：U463.33文章编号：SimulationofPIDControlSystemforElectronicall

3、yControlledAirSuspensionLIMeiLIZhongxingSHENXufengGUOJiwei(CollegeofAutomotiveandTrafficEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013；)Abstract：Inordertoimprovevehicleridingcomfortandcontrolstability,aPIDcontrolsystemwasdesignedonthebaseofone-quartervehiclemodelofairsuspension

4、.Wechosetheaccelerationofthesprungbodymassasthemeasurevarietiesandthestiffnessoftheairspringastheparametertobecontrolled.AndthedynamicmodelisbuiltupinMatlab/Simulinkbasedontheone-quarter-vehiclemodel,PIDcontrollermodelhasbeensimulated.ThenPIDcontrolwasrealizedontherebuildtests

5、system.Consideringsimulationandexperimentalresults,wecandrawtheconclusionthatthePIDcontrolarithmeticisfeasibleandeffectiveforcontrollingairsuspension.Keywords：Semi-activesuspensionPIDControlTest1前言悬架是汽车的重要组成部分之一，对汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性及操纵稳定性等多种使用性能都有很大影响，因此悬架设计一直是汽车设计人员非常关注的问题之一[1]。汽车

6、空气悬架使用空气弹簧作为弹性元件，根据载荷不同自动调节气囊内空气压力，改变弹簧刚度，使车身高度保持不变。电子控制空气悬架系统采用位移传感器(高度传感器)和电磁阀来控制悬架系统的高度，同时增设ECU控制单元，通过各种传感器检测出汽车行驶状态参数。近几年，国内外在悬架控制方面做了大量研究。现代控制理论应用于车辆悬架的控制算法也有多种，主要有PID控制、天棚控制、最优控制、预测控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制等[2～5]。其中，应用较广泛的是最优控制，然而，由于车辆的非线性、不确定性与构造最优控制器需要对系统准确建模相矛盾，最优控制实际难以达到理

7、想的控制要求。同样，单纯的自适应控制或神经网络控制为达到目标往往导致运算量大、实时性差。模糊控制由于无需精确的数学模型，因此成为迅速发展的一种新型控制方法。但模糊控制器参数一经确定就不能改变，这对于时变的、非线性悬架系统，会造成模糊控制规则粗糙，控制效果也难以达到最优。由于PID控制算法结构简单、参数易于整定，可以有效地提高控制系统的实时性、鲁棒性，因此拟采用PID控制算法，来调整空气弹簧气囊内的压力，保证空气悬架具有最佳刚度，从而实现对空气悬架的控制。2空气悬架系统动力学模型影响汽车乘坐舒适性的主要因素是车身的垂直振动。为了描述这种振动，可将汽车

8、简化为两自度1/4车辆振动模型，如图1所示。建模过程中假设：簧上质量和簧下质量皆为刚体；轮胎模型模拟车辆—地面输入，忽略轮