基于磁流变智能弹簧的汽车悬架系统的主动振动控制

发布时间：2017-08-06 03:06

  本文关键词：基于磁流变智能弹簧的汽车悬架系统的主动振动控制

  更多相关文章： 主动悬架 磁流变智能弹簧 自适应模糊PID控制 仿真

【摘要】：随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,汽车逐渐融入人们的生活。成为不可或缺的交通工具。悬架作为汽车底盘的重要部件,很大程度上决定了车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。悬架作为汽车主要的构成部件,很大程度上决定着汽车的性能好坏。磁流变材料作为一种新型的智能材料,已经被广泛应用在各个领域。其中最新的磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的智能车辆主动悬架能够改善车辆乘坐的舒适性、行驶平稳性和操纵稳定性,可以减少车辆关键承载零部件的破坏以及车辆特别是重载车辆对路面的破坏。当下,大多数研究都是建立在使用磁流变阻尼器的车辆悬架系统的振动控制上,但是基于磁流体智能弹簧的车辆悬架系统的振动控制的研究才刚刚开始,是新型汽车主动悬架振动控制研究的一个重要方向。所以本文对基于磁流变智能弹簧的汽车主动悬架系统控制进行了研究。论文的主要内容如下:首先,利用软件对系统的执行元件磁流变智能弹簧的滞回特性进行仿真研究,通过修正的Bouc-wen模型,得到了磁流变智能弹簧在不同电流和振幅下的位移与力、速度与力的曲线图。接着,建立了随机路面白噪声输入信号模型以及二分之一悬架系统的四自由度动力学数学模型,并在Matlab的Simulink中搭建仿真模型。在随机路面激励下,针对四自由度二分之一车动力学模型,分别建立了PID控制器、模糊PID控制器、自适应模糊PID控制器。以某车型为例进行仿真分析,仿真表明三种控制策略相对于被动悬架明显的改善了汽车行驶平顺性,对三种控制策略的控制效果对比分析,结果表明自适应模糊PID控制相比其它两种控制一定程度地降低了车身垂直加速度、轮胎动载荷和悬架动挠度这些悬架性能指标数值,更有效改善了汽车行驶平顺性和操纵稳定性。
【关键词】：主动悬架 磁流变智能弹簧 自适应模糊PID控制 仿真
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33;TB535
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 主动悬架研究现状与发展趋势11-13
• 1.2.1 主动悬架研究现状11-12
• 1.2.2 主动悬架发展趋势12-13
• 1.3 磁流变技术在车辆悬架振动控制领域的应用13-14
• 1.4 主动悬架的控制策略综述14-16
• 1.5 主要研究内容16-18
• 第二章 磁流变智能弹簧的研究18-26
• 2.1 磁流变技术综述18-20
• 2.1.1 磁流变液的组成及其流变特性18-19
• 2.1.2 磁流变液的工作模式19-20
• 2.2 磁流变智能弹簧的工作原理20-21
• 2.3 磁流变智能弹簧的力学模型21-23
• 2.4 磁流变智能弹簧的建模仿真分析23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 车辆主动悬架系统动力学建模26-40
• 3.1 悬架类型及性能比较26-29
• 3.1.1 被动悬架26-27
• 3.1.2 半主动悬架27
• 3.1.3 主动悬架27-29
• 3.2 悬架系统的性能评价指标29-30
• 3.3 路面输入模型的建立30-33
• 3.3.1 路面不平度的功率谱30-32
• 3.3.2 空间频谱函数与时间频谱函数的转化32-33
• 3.4 1/2 车悬架系统建模33-37
• 3.4.1 1/2 车四自由度被动悬架建模34-35
• 3.4.2 1/2 车四自由度主动悬架建模35-37
• 3.5 本章小结37-40
• 第四章 车辆主动悬架系统控制策略40-61
• 4.1 PID控制器设计40-44
• 4.1.1 PID控制基础理论40-42
• 4.1.2 PID控制器的实现42-44
• 4.2 模糊控制器的设计44-52
• 4.2.1 模糊控制策略简介44-46
• 4.2.2 模糊控制器的实现46-52
• 4.3 主动悬架模糊PID控制器设计52-53
• 4.4 自适应模糊PID控制53-59
• 4.4.1 自适应模糊PID控制策略的基本原理53-55
• 4.4.2 自适应模糊PID控制策略设计55-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 Simulink仿真及结果分析61-75
• 5.1 Matlab/Simulink仿真环境简介61-62
• 5.2 主动悬架Simulink仿真模型62-64
• 5.3 仿真结果对比分析64-74
• 5.3.1 PID控制仿真结果及分析64-67
• 5.3.2 模糊控制仿真结果及分析67-70
• 5.3.3 自适应模糊PID控制仿真结果及分析70-73
• 5.3.4 三种控制策略效果对比分析73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 总结75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 附录A（攻读学位期间发表论文目录）83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ZHANG Peng;LEE Kwang-Hee;LEE Chul-Hee;;Friction Behavior of Magnetorheological Fluids with Different Material Types and Magnetic Field Strength[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2016年01期

2 寇发荣;刘攀;张冬冬;;汽车磁流变半主动悬架控制策略对比研究[J];机械设计与制造;2015年07期

3 郭全民;雷蓓蓓;;汽车磁流变半主动悬架的模糊PID控制研究[J];西安工业大学学报;2015年03期

4 李伟平;柳超;张利轩;张宝珍;王振兴;;模糊PID控制在磁流变半主动悬架中的应用[J];机械科学与技术;2014年12期

5 李伟平;柳超;张利轩;张宝珍;窦现东;;自适应模糊控制在磁流变半主动悬架中的应用[J];机械科学与技术;2014年11期

6 陈学文;张衍成;李萍;王阳;;汽车主动悬架自适应模糊PID控制研究[J];机械设计与制造;2014年02期

7 LI ZhongJi;NI Yi-Qing;DAI HuanYun;YE ShuQin;;Viscoelastic plastic continuous physical model of a magnetorheological damper applied in the high speed train[J];Science China(Technological Sciences);2013年10期

8 蒋学争;王炅;胡红生;;Semi-active control of a vehicle suspension using magneto-rheological damper[J];Journal of Central South University;2012年07期

9 冯勇;吴凯;刘梦安;;基于模糊PID算法的汽车半主动悬架振动控制[J];汽车零部件;2012年05期

10 周玉丰;吴龙;;汽车磁流变半主动悬架系统模糊控制仿真研究[J];中国农机化;2012年03期

，

本文编号：628075