基于小波变换的半主动悬架控制策略仿真研究

发布时间：2017-10-17 13:43

  本文关键词：基于小波变换的半主动悬架控制策略仿真研究

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【摘要】：汽车技术发展越来越先进,人们对于汽车的性能要求也越来越高,除了必要的安全性外,还希望能够提高其平顺性和操稳性。悬架将汽车的车架与车身连接起来,传递作用在轮胎和车身之间的作用力和力矩,降低来自路面的冲击,衰减各种动载荷引起的振动,对汽车的平顺性和操稳性好坏有很大影响。空气悬架由于其良好的性能,应用越来越广泛。论文以空气悬架为研究对象,以提高汽车平顺性为研究目标,在某型大客车基础上,设计了三种不同的控制策略,并分别在二自由度车辆模型和整车模型上进行验证。本文主要内容如下：(1)在了解空气悬架结构和特点的基础上,根据悬架动力学微分方程,建立了被动悬架和空气悬架的二自由度模型,并探究了悬架的弹簧特性和阻尼特性参数对于悬架传递特性的影响,得出在某种程度上,悬架参数对车身振动加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷三个指标量的影响在频域上具有一致性。(2)设计了以误差变化和误差变化率为输入量的模糊控制策略,并在Simulink中构建了控制器模型,在随机路面上验证该控制策略的有效性和正确性。(3)从频域角度考虑,引入小波分析,并根据振动能量在频域上的分布和弹簧刚度的匹配原则,设计了以某主要频段的中间频率值为输入量,弹簧刚度为输出量的小波模糊控制策略,将小波分析、频域控制和模糊控制联合起来。在构造的B、C两级随机路面下验证了该控制策略的可行性,并与被动悬架相比有较好的控制效果。(4)针对小波模糊控制策略存在的不足,提出其改进型,通过连续小波变换提取主要频率段的瞬时频率,以此作为模糊控制器的输入量设计了新的控制策略。在随机路面上进行平顺性仿真试验,验证了该方法的可行性,改善了小波模糊控制策略。(5)在TruckSim中建立某客车的整车模型,通过TruckSim和Simulink进行联合仿真。构造了仿真所需路面,设置了平顺性试验工况,然后在软件中进行仿真试验,分析比较了三种控制策略的控制效果,得出改进后的小波模糊控制能够提高车辆的平顺性。
【关键词】：空气悬架 模糊控制 小波分析 瞬时频率 控制策略 TruckSim联合仿真
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究意义11
• 1.2 研究现状11-15
• 1.2.1 空气悬架研究现状11-13
• 1.2.2 频域控制研究现状13-14
• 1.2.3 小波分析研究现状14-15
• 1.3 研究目标及研究内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 悬架动力学分析17-28
• 2.1 空气悬架组成及工作原理17-18
• 2.2 空气悬架基本特性18-19
• 2.3 悬架系统动力学19-27
• 2.3.1 路面模型20-22
• 2.3.2 悬架系统动力学模型22-24
• 2.3.3 悬架参数对悬架传递特性的影响24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 小波理论基础28-36
• 3.1 连续小波变换28-29
• 3.2 离散小波变换29-32
• 3.2.1 离散小波变换定义29-30
• 3.2.2 多分辨率分析30-32
• 3.3 瞬时频率提取32-33
• 3.3.1 瞬时频率定义32
• 3.3.2 小波变换提取瞬时参数32-33
• 3.4 小波基函数的选择33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第4章 基于频域的半主动控制策略研究36-63
• 4.1 模糊控制策略36-44
• 4.1.1 确定输入量和输出量37
• 4.1.2 输入输出变量的模糊化37-38
• 4.1.3 编写模糊控制规则38-39
• 4.1.4 确定解模糊的方法39-40
• 4.1.5 建模及仿真分析40-44
• 4.2 小波模糊控制策略44-53
• 4.2.1 频域控制原理45
• 4.2.2 小波分解模块45-47
• 4.2.3 模糊控制策略47-49
• 4.2.4 建模及仿真分析49-53
• 4.3 改进的小波模糊控制策略53-60
• 4.3.1 瞬时频率提取54-57
• 4.3.2 建模及仿真分析57-60
• 4.4 算法比较与评价60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 基于整车性能建模与仿真分析63-78
• 5.1 模型建立63-67
• 5.1.1 整车动力学建模方法64
• 5.1.2 客车参数化描述64-67
• 5.2 模型验证67-68
• 5.3 联合仿真68-70
• 5.4 仿真工况设置70-73
• 5.4.1 试验环境设置70-71
• 5.4.2 仿真路面构建71-73
• 5.5 仿真结果分析73-77
• 5.5.1 脉冲输入工况73-74
• 5.5.2 随机路面工况74-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第6章 结论与展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-84

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1 高建平;李晓林;杨博;;混合动力汽车工况聚类分析与模糊控制策略[J];河南科技大学学报(自然科学版);2012年04期

2 高建嵩;一种新型的通用型混合模糊控制策略的研究[J];昆明工学院学报;1995年06期

3 刘晟,陈杰,龚志豪,白明;基于动态查询表的模糊控制策略及其应用[J];北京理工大学学报;2002年03期

4 刘慧忱;李伟;王W，

本文编号：1049200