电控空气悬架车身高度调节的模糊PID控制.pdf

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1、2012年3月机床与液压Mat．2012第40卷第5期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．5DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．05．026电控空气悬架车身高度调节的模糊PID控制何二宝，杜群贵，冯元元(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640)摘要：针对电控空气悬架车辆车身高度调节过程中出现的振荡和偏离设定目标高度的问题，建立了车身高度调节过程的数学模型，设计了车身高度调节的模糊PID控制器并应用Matlab／Simulink软件进行了仿真。结果表明：应用该控制方法可以有效地

2、解决上述问题，使车身高度精确到达设定的目标高度。关键词：空气悬架；高度调节；模糊PID控制；目标高度中图分类号：U463．33文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)5—086—3Fuzzy-PIDControlofBodyHeightAdjustmentforVehicleswithElectricallyControlledAirSuspensionHEErbao，DUQungui．FENGYuanyuan(SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering．SouthChinaUniversity

3、ofTechnology，GuangzhouGuangdong510640，China)Abstract：Intheprocessofelectronicairsuspensionvehiclesbodyheightadjustment，thebodyheightwillhaveoscillationandcannotreachthetargetheight．Toovercometheseproblems，themathematicalmodelofthebodyheightadjustmentprocesswasbuiltandthefuzzy

4、-PIDcontrollerwasdesigned．AndsimulationsweremadeinMatlab／Simulink．Thesimulationresultsdemonstratethattheapplicationoffuzzy—PIDcontrolcanefectivelysolvetheaboveproblemsandmakethebodyheightpreciselyreachthetargetheight．Keywords：Airsuspension；Heightadjustment；Fuzzy-PIDcontroller

5、；Targetheight与传统的机械式空气悬架系统相比，电控空气悬1．1系统简化架根据高度传感器的信号由电子控制单元ECU向高为便于研究车身高度调节过程，在建立数学模型速开关电磁阀发出控制信息，以控制空气弹簧的进排过程中做如下假设：气，实现车身高度的自动调节，从而使车辆在不同的(1)在充气过程中把储气罐看做定容积压力恒道路上具有良好的操纵稳定性和平顺性。然而在车定的气源；身高度调节过程中，由于电控悬架系统本身的阻尼及(2)将回路中的电磁阀作为等效节流小孔计时滞，控制单元在执行高度切换时不能精确达到设定算；的目标高度。作者在气体热力学和动力学的基

6、础上(3)由于充放气时间很短，可以看做绝热过程；建立车身高度调节过程的数学模型，把模糊控制与经(4)气体为理想气体，并认为气体在管内为一典PID控制相结合，设计了车身高度模糊PID控制元等熵流动。器，并在仿真软件Matlab／Simulink中对调节过程进基于上假设，电控空气悬架系统的气压传动部分行仿真，仿真结果表明采用模糊PID控制可以使车身可以抽象为一个变质量系统的充放气过程，其简化模高度精确地达到设定的目标值。型为图1所示。1车身高度调节过程模型建立车身高度调节过程具体如下：对空气弹簧充气时，电磁阀打开，储气罐中的压缩气体在压差作用下菱宁c

7、大。：工===上经过管路和电磁阀等元件流入空气弹簧，空气弹簧内图1充放气模型压力增大，使簧载质量升高，车身高度到达目标高度后，电磁阀关闭，充气停止；放气时，空气弹簧中的1．2建立数学模型气体经管路和电磁阀排人大气，车身高度下降，到达电磁阀开启时，管路中的质量流量如下所示：目标高度后，电磁阀关闭。收稿日期：2011—03—22作者简介：何二宝(1985一)，男，硕士研究生，主要研究方向为车辆现代设计与方法。E—mail：heerbao_heb@163．eom。第5期何二宝等：电控空气悬架车身高度调节的模糊PID控制·87·f＼(南似’<。P21zI

8、J(10)gm=式中：K为气体多变指数，K=1．38；P：为电磁阀关Pd闭后空气弹簧内气体绝对压力；，为电磁阀关闭后空气弹簧内气体容积。