车辆磁流变半主动悬架系统变论域模糊控制研究

发布时间：2020-11-05 16:35

　　 汽车悬架作为车辆结构系统中关键组成,其功用是缓冲及消减外部激励与车辆工况变化所导致的振动,悬架性能优劣决定了汽车行驶平顺性与安全性。在悬架的几种分类中,半主动悬架兼顾稳定性与自适应能力,同时需要很少的外部能源输入。本文以MR半主动悬架作为控制对象,针对变论域模糊控制中伸缩因子的描述方式,设计了三种不同的伸缩因子控制器。采用递进的方式,一步一步完善控制器设计中出现的问题,力求设计较为完善的变论域控制器,为变论域模糊控制理论应用于实验模型提供理论基础。研究过程主要分为如下几个部分:(1)磁流变减振器力学特性试验及力学模型的建立针对本文所选取的磁流变减振器,首先测量分析其内部结构、有效行程、最大电流等基本信息;其次,采用西安力创公司所设计的减振器试验台架对本文所选减振器进行实验数据采集同时进行实验数据整理与拟合:最后通过对比各种减振器力学模型优缺点,选取基于自适应神经模糊推理系统的非参数化模型对本文减振器进行力学建模,为下文半主动悬架系统建模及仿真实验提供模型基础。(2)1/2车辆半主动及被动悬架系统建模根据上文所搭建的MR减振器费参数化模型,通过自由度分析及模型简化,构造1/2车辆悬架物理模型,并根据牛顿第二定律推导悬架系统动力学方程,并以此建立被动及半主动悬架MATLAB/SIMULINK仿真模型,同时对被动悬架系统进行平顺性分析,为下文验证所设计控制器有效性提供对比数据。(3)基于模糊推理的变论域模糊控制器(VUFC-FR)设计针对文中建立的1/2车辆磁流变半主动悬架系统控制电流描述问题,首先建立输入电流T-S模糊控制器,该控制器输入为车身加速度及悬架速度,输出为控制电流。同时,考虑T-S模糊控制所存在的过分依赖专家经验的问题,文中构造了两个伸缩因子用以调整T-S模糊控制器两个输入变量的模糊论域,即在模糊规则不变的条件下,根据系统误差大小对T-S模糊控制器的两个输入模糊论域进行伸缩变换,以提高控制器控制效果。的(4)基于模糊神经网络的变论域模糊控制器(VUFC-FNN)设计针对第二章所建立的1/2车辆磁流变半主动悬架系统控制电流描述问题,采用第三章所设计的T-S模糊控制器。但是考虑第三章所设计的模糊推理伸缩因子控制器存在的不足,即伸缩因子的选择过度依赖于专家经验,设计了一种模糊神经网络结构用以描述伸缩因子,结合模糊控制的语言逻辑能力与神经网络的自适应能力,以期提高控制器控制精度。(5)基于模糊神经网络与粒子群算法的变论域模糊控制器(VUFC-FNNPSO)设计针对第二章所建立的1/2车辆磁流变半主动悬架系统控制电流描述问题,采用第三章所设计T-S模糊控制器。但是考虑第四章针对模糊神经网络结构所采用的训练算法存在的不足,即采用BP算法训练网络时易陷入局部最优的问题。设计一种融合BP与PSO算法的混合控制策略,其中,PSO算法作为一种群智能算法,其优点是全局搜索能力强,与BP算法相融合,正好弥补其易陷入局部最优的问题,以期获取最优网格节点系数。同时,在凸块路面及随机路面激励下,通过与第三章及第四章所得到的基于模糊推理和模糊神经网络的变论域模糊控制半主动悬架性能参数相比,验证本章所设计控制器的有效性。对比发现:上文所设计的基于FNN与PSO的变论域模糊控制器在应用于半主动悬架时,半主动悬架各项性能指标均优于VUFC-FR及VUFC-FNN控制半主动悬架。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.33
【部分图文】：

图 1-1 汽车悬架结构图Fig.1-1 The structure of vehicle suspension术与制造工艺技术的发展，车辆悬架系统的具体结构也，无外乎由弹性元件、减振器及导向机构等关键零部件般指悬架系统中的弹簧及其外部连接或保护元件(橡胶衬到冲击载荷时发挥作用，在汽车驶过一些由于老化抑或恶元件用来减缓路面作用于车轮的冲击力[4]。一方面，弹性的车身振动，另一方面，弹性元件可以缓冲载荷力防止设计刚度系数比较大，因为弹性元件还起着支撑车身重工况发生变化时(如汽车加速、减速、转弯等)支撑车身载元件)主要用来吸收车身振动，如上所述，在路面状况较性元件主要缓冲车轮传递的冲击载荷，其主要作用仍是件吸收振动，车身会一直保持颠簸状态直至因为惯性保

西安理工大学学术硕士专业学位论文取代作动器，消耗的能源更少，因此成本更低，而且两者悬架性能相人员的的青睐[14-23]。来，研究人员开发出多种系数可调的阻尼器，其中，磁流变(magneto- rh器(图 1-5 所示)可靠性好，同时能输出连续可变的阻尼力。其工作机理电流的变化，减振器导电线圈所产生的磁场也随之变化，而减振器中减性分子，磁场变化势必改变磁性分子排列方式，进而改变减振器阻尼所需外部电流不超过 10A，相比主动悬架其消耗的能量可以忽略不架系统中被大量采用。

图 1-5 磁流变减振器Fig.1-5 Magneto- rheological damper变减振器研究现状流变液概述变液(Magneto-rheological Fluid)作为一种新型复合液体，由美国科学家其内部包括常规阻尼液体及大量随机漂浮的磁性分子。在外部磁场变布方式也随着变化，进而影响磁流变液阻尼系数。磁流变液由于阻尼建筑、机械等行业的关注[25]。正常情况下，磁流变液同一般减振液没磁场激励下，磁流变液中磁性分子会呈链状排列，增大阻尼系数。磁流变液磁场方向磁流变分子通电时磁流变分子排列方式
【参考文献】

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1 庞辉;陈嘉楠;梁军;陈英;;基于模型参考方法的车辆非线性主动悬架反推控制[J];兵工学报;2016年10期

2 朱厚清;;路面不平度的数值模拟与悬架最优控制[J];制造业自动化;2014年10期

3 夏均忠;马宗坡;白云川;苏涛;冷永刚;;路面不平度激励模型研究现状[J];噪声与振动控制;2012年05期

4 张元;周长省;;模糊神经网络PID在电动舵机控制中的应用[J];计算机仿真;2012年05期

5 郑玲;周忠永;;基于自适应神经模糊的磁流变阻尼器非参数化建模[J];振动与冲击;2011年10期

6 邵诚;董希文;王晓芳;;变论域模糊控制器伸缩因子的选择方法[J];信息与控制;2010年05期

7 彭佳;何杰;李旭宏;陈一锴;丛颖;;路面不平度随机激励时域模型的仿真比较与评价[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2009年01期

8 姚嘉凌;郑加强;蔡伟义;;车辆半主动悬架模型参考滑模控制[J];农业机械学报;2008年04期

9 朱天军;宗长富;杨得军;李伟;向晖;;轿车乘坐舒适性主观评价方法[J];汽车技术;2008年03期

10 张孝祖;黄少华;;鲁棒μ控制的半主动悬架[J];农业机械学报;2007年06期

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1 于显利;车辆主动悬架集成控制策略研究[D];吉林大学;2010年

2 廖昌荣;汽车悬架系统磁流变阻尼器研究[D];重庆大学;2001年

相关硕士学位论文 前2条

1 姜圣;整车舒适性研究与悬挂系统优化分析[D];湖南大学;2010年

2 张长冲;ESP—汽车电子稳定系统仿真研究[D];山东大学;2007年

本文编号：2871896