汽车主动悬架的控制策略分析

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1、万方数据东北大学硕士学位论文第一章绪论行驶平顺性意义重大。在传统的汽车设计过程中，对行驶平顺性的评价主要是依靠实验评价方法，需要经过反复的样车试制和反复试验，这就造成了设计周期长，成本高，危险性大等不利影响。悬架的机械模型和控制模型虽然一起共同服务于一个整车系统，但是它们采用不同的分析软件进行设计，建模，调试和试验。计算机可以模拟出不同的路面激励，测试悬架系统的性能指标并进行比较分析，从而在生产制造样机之前，就可以更加准确地预测到汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和其他综合性能指标的优劣。这样可以很大程度的减少生产试验成本和试验次数，缩短

2、设计周期。本文在MATLAB／SIMULINK中建立车辆悬架系统的数学模型，建立控制系统的数学模型，对主动悬架模型的平顺性进行分析。1．2汽车行驶平顺性研究的发展概况人们对汽车平顺性的试验与研究工作己经进行了大半个多世纪的努力。最早出现的研究文章发表在1935年，但平顺性研究工作取得较大实际进展还是在60年代后期。在我国从70年代后期，随着基础理论的深入研究，以及一些先进设备仪器的引进，汽车平顺性的研究试验工作取得了突飞猛进的发展。1948年，Janeway等人提出人体承受振动的舒适性评价标准，认为影响人体承受舒适性的主要原因是在中

3、低频时的，高频时的速度。并给出计算评价指标J值的计算公式，其，值在Janeway准则曲线之上时，振动将引起疲劳及极不舒适的感觉。1961年，DEGoldman等人在通过试验和总结前人经验的基础上，提出人体在承受低频(0～100Hz)低振动时，可将之简化为具有刚度，阻尼，质量的集中系统，并且指出，该模型在3．6Hz时将产生胸腹共振，20～30Hz时产生头、颈、肩的共振，60～90Hz时产生眼球共振作用。1968年，Pradko等人的通过试验结果表明，在0～60Hz内输入力为0-320N，身体变形为0～10．16ram时，人体可被看作是

4、一近似线性系统，并提出了吸收功率法则。1972年，德国米奇克提出了用座椅垂直加速度的均方根和整车纵向加速度的均方根值来评价汽车的平顺性。但是这种方法只考虑了汽车本身的振动，而没有完全考虑承受振动的人的因素。六十年代，国际标准化组织(ISO)着手制定“人体承受全身振动的评价指南”，并在1974年颁布了1802631—1974(E)国际标准，修改后分别于1978年，1985年重新颁布。1997年西安公路交通大学张玉芳等利用模糊数学工具评价各因素对汽车平顺性的影响的研究，通过试验结果表明：振动是对乘坐舒适性影响最大的因素，其一2一万方数据

5、东北大学硕士学位论文第一章绪论次就是上下颠簸，余下依次为噪音，前后的摇尾，左右的摇摆。因此，对汽车设计者来说，应设法首先降低车辆振动，而对道路设计者和管理者来说，应减小及改善道路的纵向不平度情况，这样才更有利于乘坐的舒适性。清华大学的宋健，张越今等人采用多刚体系统动力学的方法，利用ADAMS软件，对汽车悬架系统的动力学性能进行了仿真和优化研究。2003年5月，北京工业大学的王国权，许先锋，余群等利用ADAMS软件对福田汽车进行平顺性的虚拟样机试验研究。2003年，北方交通大学的董孝卿和铁道科学研究院车辆所的王悦明，文彬等人利用ADA

6、MS和MATLAB软件对车辆半主动悬架进行了联合仿真研究。随着近年来联合仿真技术的成熟与发展，已有很多学者专家利用ADAMS软件和MATLAB软件进行联合仿真，并取得了很不错的成果，使得对悬架性能的分析与研究更加方便，快捷。1．3主动悬架发展趋势1954年美国GM汽车公司的ErspielLabrosse首次提出了主动悬架舳概念[10】。研1965年，W．O．Obson和L．R．Allen又进行了类似的研究工作。此后，T-H．Rochwell，S．Kimicaj和M．Lawther作了应用伺服机构做主动元器件的理论研究。早期的研究数学

7、模型是一种忽略了非簧载质量和轮胎特性的单自由度系统。到了1976年，Thompson首先将全状态反馈最优控制理论应用在全主动悬架的研究中。1984年Thompson又利用部分状态反馈最优控制理论再次构造了最优反馈阵。随后Thompson和Pearce把两个自由度的模型扩充到四个自由度。1986年R．M．Chalassani研究了整车模型的行驶性能指标。P．Barak和D．Hrovat用计算机模拟激励的方法，计算出了主动悬架相对于被动悬架的优越性。用性能指数Pi代表主动、半主动、和被动悬架的性能，它们之问的比值为1：1．5：4．5(其

8、中Pi越小越好)。对一组特定的加权计算模拟激励结果显示出：座椅的加速度的方根值若采用半主动悬架下降到57％，若采用主动悬架则下降87％；车辆的垂直加速度采用半主动悬架下降56％，若采用主动悬架则下降78％；横向振动加速度采用半主动悬架