基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架控制系统研究

发布时间：2020-03-14 22:17

【摘要】：随着高速公路网的完善以及汽车普及度的提高,人们对汽车平稳性有了更高的要求,希望在保证安全的前提下能有更好的舒适感。悬架是连接车轮和车体的重要元部件,它的性能优劣直接关系到汽车的品质的高低。现在应用最广泛的是被动悬架,该悬架结构简单、控制方案成熟、可靠性高,制造成本低。从主观角度出发,希望汽车同时具备最优的平顺性和稳定性,但被动悬架的这两个性能却是相互矛盾的,无法同时满足。主动悬架中配备一个力发生器取代传统悬架中的减震器,可以根据不同的外界干扰主动产生相应的阻尼力调整车身状态,因而具有良好的减振性能,但是其制造成本高、能耗大而无法适用于广大的消费者。半主动悬架介于主动和被动悬架之间,它是在被动的基础上增加一个可调阻尼力,可以根据不同路况调节阻尼力保持车辆的平稳,而且能耗小,具有很强的经济实用性。通过磁流变阻尼器实现汽车悬架半主动控制是一种具有广泛应用前景的方法。磁流变阻尼器响应速度快,可根据电流大小的变化在几毫秒内作出反应,实现输出阻尼力的无级控制,而且性能安全可靠。因此,本文研究磁流变阻尼器的工作原理,并将其作为智能减振器应用于悬架系统中,实现汽车悬架的半主动控制。在实际控制中,还需要建立磁流变阻尼器逆模型,产生期望阻尼力所需的控制电流。由于磁流变阻尼器结构复杂,变量多,非线性强,很难获得精准的逆模型,所以本文利用神经网络可逼近任意非线性函数的特性,建立磁流变阻尼器的逆模型,解决由力反推电流的难题。本文以基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架为研究对象,以提高悬架系统平稳性为目的,提出利用磁流变阻尼器代替传统阻尼器作用于悬架,形成基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架控制系统。首先,为全面反映车体振动情况,建立四自由度1/2汽车悬架模型并对悬架系统进模糊PID控制,为进一步弥补模糊PID存在的不足,设计了模糊神经控制器,将车身垂直加速度e和加速度的变化率ec作为控制器的输入,期望阻尼力F作为控制器的输出,最后对该汽车悬架系统进行仿真,通过对路面输入为白噪声和减速带的仿真分析验证了建立的模型和所设计控制算法的有效性；通过相同路面等级不同车速和不同路面等级相同车速的仿真分析,说明车速和路面等级对汽车性能的影响。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33

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本文编号：2587058