14车辆半主动悬架建模及控制策略研究

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1、摘要IAbstractII第1章绪论11.1课题研究的目的和意义11.2国内外半主动悬架研究现状1121国外研究现状11.2.2国内研究现状31.3本文研究的主要内容7第2章1/4汽车半主动悬架建模92」悬架的阻尼特性92.21/4悬架模型的力学模型112.2.11/4半主动悬架模型的运动方程132.2.21/4半主动悬架模型状态空间表达式142.3本章小结15第3章1/4汽车半主动悬架控制策略的研究173.1半主动悬架的控制策略综述173.21/4半主动悬架控制策略研究183.2.1PID控制策略193.2

2、.2模糊控制理论基础213.2.3模糊控制器233.31/4半主动悬架模糊控制系统的设计253.4本章小结27第4章1/4汽车半主动悬架仿真分析284.1仿真环境Matlab/Simulink284.21/4半主动悬架模型有关参数的选取294.3Simulink仿真模型的建立304.41/4半主动悬架控制仿真结果364.4.1仿真采样周期的确定364.4.2仿真结果分析364.5本章小结40结论41参考文献42哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明45哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书45致谢46个人简历47

3、第1章绪论1.1课题研究的目的和意义汽车工业随着国民经济发展和交通运输体系的全而建立得到了飞速发展，汽车日益走进普通人的家庭。汽车车速不断提高，对汽车的安全性，舒适性，操纵稳定性提出了更高的要求，为了满足这些要求，我国的一些汽车制造商开发的新车纷纷采用半主动悬架结构。作为汽车车架与车桥之间的传力和连接装置，悬架是汽车行驶系统的重要组成部分，汽车悬架系统与操纵性能之间有密切的联系，理想的悬架不仅能使车随路面的起伏而上下运动，并能借此使整个车身在前进过程屮尽量保持水平。而且还能随车速、路况和运动方式的变化做出适当

4、、灵敏的反应，同时，它还能使轮胎与路而随时贴合，并使汽车轮保持适当的角度，从而使汽车的动力性能、制动性能以及转向性能得以充分体现，汽车的车速越快，对汽车的操纵性能的要求越高。传统的汽车悬架系统是按某种特定的路面状况和车辆运行状态进行设计的，其阻尼器的阻尼特性是不可调的，当路面状况和车辆运行状态超出设计条件时，I古I定阻尼特性的悬架系统的减振效果将大为降低，轻则影响乘坐的舒适性（行使平顺性），重则影响行车的安全性（操纵稳定性）；而实际所需的阻尼器阻尼力应由速度、位移、加速度、道路不平顺等多种因素决定〔卜铁因此，

5、如何实现车俩悬架系统对路况等因素的自适应使车俩做到安全、舒适、节能、可靠成为车辆工程学科的前沿研究领域。1.2国内外半主动悬架研究现状121国外研究现状半主动悬架的概念是由DA.Crosby和D.CKamopp在1973年提出的，结构相对简单，价格低廉，性能较为优良，因此有着广泛的应用前景。早在80年代初期，第I代变阻尼减振器就已形成了规模生产。例如：Toyotasoarer28OGT型轿车上使用了阻尼二级可调减振器；FI产Maxlinas轿车上应用了“声纳'‘式半主动悬架；OPELENADR和OPELOME

6、GA轿车上装备有三级可调阻尼半主动悬架；BMW.M3、BMW.635Csl、BMW.Upe等车型上采用了电磁铁控制的可调阻尼减振器。日本丰田公司的UxuslsooGT轿车使用的减振器就是三级可调的形式。Mannesmann公司的ThomasKutsche和MatthiasRaulf以及BCO公司的Hans・OttoBcher为重型车辆研制了具有模拟比例液压阀的连续可调阻尼减振器，通过调节比例阀的输入流量，达到控制阻尼力的目的。Kamopp和crosby提出了阻尼连续可变的半主动悬架⑹，山止等人于1994年使用

7、了电流变液和磁变液作为减振器的工作介质，取得了一定的成效。Hubbard和Margolis等人也提出了采用刚度可调的弹性元件的半主动悬架[7〜11]O1988年P.Barak和D.Hrovt发表了对三维汽车模型利用LQG(LinearQuadraticGaussian)逼近方法设计汽车半主动悬架的文章，其设计是基丁•七自由度数学模型，采取的性能指标是对座椅加速度、悬架动挠度和作用于簧载质量上的力三项的加权均方和。仿真结果表明，对于被动和半主动悬架的此项性能指标的比例接近于3:1,证明了此方法设计的半主动悬架要

8、明显优于传统的被动悬架问。1989年，Mark.R.Jolly和Lane.R.Miller应用了“相关控制"(RelativeControl)方法，主要是把在半主动悬架阻尼器上测得的位移和速度作为反馈信号，来对阻尼器进行控制，其结果表明性能优良，并能减少使用传感器、电子元件和作动器(Actuators)的数量，从而降低了成木。1995年3月，A.5.che和R.P.Jones发表了模糊逻辑控制技术方