汽车半主动悬架智能控制算法研究

发布时间：2020-10-15 11:26

　　 汽车悬架在整车减振方面起着重要的作用,其控制效果差会引起乘坐者晕车,重则引起安全事故。半主动悬架可根据具体路况改变悬架系统的弹簧刚度或减振阻尼系数进行自适应减振,应用空间更为广泛,对其控制问题进行研究具有较强的现实意义。磁流变阻尼器因变阻尼实时控制效果佳、能量输入低的特性,在汽车半主动悬架系统上得到了广泛的应用,但其逆向模型对控制电流的预测存在局部误差大的问题。此外,整车控制中操纵稳定性和平顺性很难得到兼顾。针对上述问题,本文进行了如下内容研究。1)建立了反向传播神经网络的磁流变阻尼器逆向模型,并进行了遗传算法的优化。2)提出了带有前后轴侧倾调控参数的力协调器。该力协调器将由模糊PID控制器输出的车身垂向、俯仰和侧倾三个方向的调整力合理地分配给四个半主动悬架,通过协调四轮悬架输出的阻尼力对整车振动进行控制。3)提出转向策略对整车的转向特性进行讨论,说明了车轮转角、横摆角速度计算值与横摆角速度目标值的差值、转向特性和力协调器中前后轴侧倾分配参数之间的联系。为验证所建立逆向模型的有效性,进行了测试分析及泛化性验证;分别在连续不平和离散不平两种路况输入下,进行了1/4半主动悬架和整车半主动悬架的实验分析;同时讨论了路面等级和汽车速度对整车振动的影响。实验及客观数据显示:1)采用本文所提算法对基于BP神经网络的磁流变阻尼器逆向模型优化后,与未优化的逆向模型相比,控制电流在正负拐点处的预测跟踪更加准确,误差明显减小;两种不同路面激励下,单悬架的垂向加速度、动挠度和动载荷均得到改善。2)与优化前的整车半主动悬架控制系统相比,垂向加速度均方根值和俯仰角加速度均方根值均得到明显减小,个别动载荷增大了,提升了汽车的平顺性;连续和离散两种路面下,侧倾角加速度均方根值分别减小了29.64%和17.19%,提高了汽车的操纵稳定性;以上数据说明提出的优化算法和力协调器可以在整车上实现调整力的有效分配。3)前轮转角、理想模型计算得到的横摆角速度与目标横摆角速度差值决定了转向不足、过多转向还是中性转向,每种情况给出了前后轴侧倾分配参数的变化趋势,对整车的协调控制提供了参考,有益于整车的中性转向。综上,在不同路面等级和不同车速的多情况下,本文所提的磁流变阻尼器逆向模型和控制方法均可实现整车的协调控制,验证了本文所提控制方法的有效性。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.33;TP273.5
【部分图文】：

西安工业大学硕士学位论文三大类，在本课题中采用的是磁流变阻尼器。具体到汽车悬架轮受到路面激励的作用，或者是车辆行驶在一整段连续凸凹不接车身和车轮之间的支柱，将力矩传递到阻尼器上，带动腔内活动会使得磁流变液从腔内节流孔流出，粘性磁流变液与节流孔了动能和热能的相互转化，以能量消耗的形式完成阻尼抗振的作用力和反作用力的关系，而阻尼器并不能客观地主动产生力来进行能量消耗。在悬架系统中，阻尼器提高了系统的稳定响并延长了汽车使用寿命。是连接车身和车轮的运动控制部件。不平路面下车轮会出现侧不稳定和行驶方向偏离，此时引导机构就会按一定规律对振动侧偏，促使整车稳定行驶。

1 绪 论实际情况下，对整车进行控制时往往顾此失彼，操纵稳定性和平顺性不能得到兼顾，这和车辆悬架本身结构有关，但与悬架系统的控制方法的关系更加密切，鉴于研究的侧重点问题，需要对汽车悬架系统的控制方法进行深入研究，兼顾汽车的操纵稳定性和平顺性，这将有助于提升国家制造品质，促进汽车用户的乘坐及驾驶体验，不管从对国家战略来考虑，还是从社会个人方面思考都是有益的。1.2.1 悬架的分类标准悬架的主流分类标准有两个，按照导向机构的类型来分为独立悬架和非独立悬架，非独立悬架和独立悬架分别如图 1.2（a）和 1.2（b）所示。按照悬架的控制方式来分为被动悬架和主动悬架，其中又将主动悬架分为半主动悬架和全主动悬架[5]。

横向刚度大、抗侧倾性能优、路面自适应强、抓地性能好、韧性大、具备一定的舒适性结构简单、造价低、悬架占用空间相对较小除具备横臂式的优点外，舒适性、稳定性和操控性表现绝佳主销定位角不会因为悬架形变而发生变化，有益于汽车的转向操纵稳定结构简单紧凑、占用空小、造价适度舒适性好制造成本高、定位参数设定复杂，占用空间大承载性差、抗侧倾能力弱、舒适性有限成本高、参数设定复杂、占用空间大套筒与主销间的摩擦阻力加大，磨损严重横向稳定性差、抗冲击力差、寿命运动型轿车、超级跑车及高档SUV 前后悬架A 级以下和低端 SUV车型大型高档轿车、跑车等烛式悬挂系统现已应用不多几乎使用所车型的前悬汽车悬架系统的控制方式来分类，可将其分为被动式、半主动式和全主动式三中（a）、（b）和（c）所示。
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本文编号：2842112