基于混合控制策略下空气悬架系统的仿真分析
发布时间：2021-02-07 14:23
汽车悬架始终是评判汽车性能好坏的重要标准之一,它能很好的提升驾车行驶安全性以及乘坐舒适性。随着汽车电子行业以及智能算法的迅猛发展,对汽车悬架的要求也愈来愈高,被动悬架和半主动悬架已不能完全满足其性能要求。主动悬架中的空气悬架可以实时的改变弹簧刚度和阻尼系数来适应不同的路况,使悬架始终处于良好的工作状态内,更能提高汽车行驶的平顺性。因此空气悬架是汽车电子行业研究的趋势和发展方向。本文在模糊控制和PID控制理论的基础上,提出了混合控制策略,对空气悬架系统性能进行仿真对比分析。首先针对模糊控制动态品质差以及PID控制产生误差不合理等缺陷,提出混合控制策略,再利用Matlab对PID控制器和模糊PID控制器进行设计建模仿真分析,二者相对比,模糊PID在悬架应用中性能提升了28%左右。接着针对模糊控制的缺点以及遗传算法搜索空间较大的缺陷,利用稳态繁殖思想和区域搜索法对遗传算法进行优化,利用改进后的遗传算法对模糊控制器进行优化,从而使空气悬架的性能进一步提升了10%左右。最后针对不同路况不同控制策略下进行被动悬架和空气悬架的仿真对比,从评价指标的均方根可以得出,空气悬架在混合控制策略下可以很好的提...
【文章来源】：浙江科技学院浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空气悬架的组成
功能大致有三个：第一，汽车随着整车载荷的改变可以维持合理的悬架动行程；第二，当汽车行驶速度比较高的情况下，空气悬架系统可以降低车身高度，来维持整车的平稳性，从而也降低了空气阻力；第三，当汽车在不平路面上行驶时，此时高度控制阀就可以提升车身高度从而提高整车的通过性。因此高度控制阀进一步提升了空气弹簧的优越性。除了以上组成，空气悬架的另外组成就是其他附属装置；空气弹簧的介质是空气，因此在汽车底盘上必须装有空气压缩机以便产生压缩空气，空气弹簧的这些优越的性能还得有其他装置的辅助作用，就是空气悬架上还装有辅助气室，另外还包括执行元件（电磁阀、步进电机、气泵电动机等）。空气悬架的本质是在含有帘布层结构的橡胶气囊内充入空气，并以此为介质，利用空气可以压缩的特性来实现弹性作用。空气悬架的分类是依据空气弹簧来分的，因此根据悬架气囊的不同可以把空气弹簧分为囊式、膜式以及复合式弹簧[20]。如下图所示：
主副气室之间有一个通道，供空气在主气室与副气过控制改变这个通道的大小，来改变空气弹簧的刚度。这个通道（电磁阀）阀心控制，阀心的控制杆又由悬架控制模块（控制器器驱动控制。步进电机被控制模块控制，从而带动齿轮转动，齿杆动作，以便改变阻尼大小；相应的阻尼调节杆通过齿轮带动空，从而可以调节空气弹簧的刚度[21]。悬架高度调节的工作机理简图如图 2-3 所示，当汽车载荷增大时间的距离缩短，这时控制连杆产生作用，充气阀被打开（左边图缩后进入悬架气囊中，囊中压力变大使整车车架高度变大，直至为止，此时车架的高度又恢复到载荷增加前的数值[22]。当汽车载与车轴之间距离增大，此时打开放气阀（右边图），使气囊内压度恢复。因此空气悬架的汽车无论是满载还是空载，汽车的高度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊控制电控空气悬架车身高度控制策略研究[J]. 关欣. 装备制造技术. 2017(11)
[2]基于Simulink汽车悬架的动态仿真[J]. 范光耀,仲梁维,程天洋,李晶晶,石海林. 通信电源技术. 2015(06)
[3]基于改进遗传算法的半主动悬架系统模糊控制优化研究[J]. 高瑞贞,张京军,赵子月,孙扬. 工程力学. 2012(01)
[4]汽车主动悬架系统的研究开发进展综述[J]. 陈军,欧家福,罗显政,刘德辉. 汽车零部件. 2010(02)
[5]基于ADAMS/Car和Simulink的主动悬架遗传模糊控制[J]. 郑泉,陈黎卿,王继先,张小龙. 农业机械学报. 2009(05)
[6]空气悬架系统参数的计算与选取[J]. 熊顺源,鲍卫宁. 机械制造. 2008(07)
[7]基于MATLAB的自整定模糊PID控制系统[J]. 王辚,张科. 探测与控制学报. 2008(02)
[8]基于优先权编码的最短路径求解[J]. 张侃. 商丘师范学院学报. 2007(09)
[9]商用车空气悬架的研究现状及关键技术[J]. 何锋,徐军,杨洪江. 机械制造. 2005(04)
[10]基于SIMULINK的汽车悬架系统动态仿真[J]. 赵 玲. 机械. 2002(S1)
博士论文
[1]汽车空气悬架及其控制系统动力学仿真分析研究[D]. 鲍卫宁.华中科技大学 2011
[2]空气悬架控制器研究[D]. 于军.武汉理工大学 2009
[3]计及车架弹性的多轴重型越野车整车动态性能研究[D]. 杨波.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]基于ARM的汽车电磁悬挂控制器的设计与研究[D]. 屠国柱.安徽理工大学 2017
[2]基于小波变换的半主动悬架控制策略仿真研究[D]. 廖茜.西南交通大学 2016
[3]某轻型商务车空气悬架系统开发[D]. 王森.南京理工大学 2016
[4]空气悬架自整定模糊PID控制策略及试验研究[D]. 耿龙伟.扬州大学 2014
[5]基于Matlab/Simulink的车辆主动悬架模糊控制仿真研究[D]. 张衍成.辽宁工业大学 2014
[6]汽车主动油气悬架的气液控制系统研究[D]. 洪展鹏.电子科技大学 2014
[7]轿车主动悬架系统的模糊控制与仿真研究[D]. 王文静.重庆交通大学 2012
[8]汽车操纵稳定性模型及仿真方法研究[D]. 房占鹏.重庆理工大学 2010
[9]一种气液混合隔振器的设计与研究[D]. 敖之宾.重庆大学 2007
[10]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
本文编号：3022359
【文章来源】：浙江科技学院浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空气悬架的组成
功能大致有三个：第一，汽车随着整车载荷的改变可以维持合理的悬架动行程；第二，当汽车行驶速度比较高的情况下，空气悬架系统可以降低车身高度，来维持整车的平稳性，从而也降低了空气阻力；第三，当汽车在不平路面上行驶时，此时高度控制阀就可以提升车身高度从而提高整车的通过性。因此高度控制阀进一步提升了空气弹簧的优越性。除了以上组成，空气悬架的另外组成就是其他附属装置；空气弹簧的介质是空气，因此在汽车底盘上必须装有空气压缩机以便产生压缩空气，空气弹簧的这些优越的性能还得有其他装置的辅助作用，就是空气悬架上还装有辅助气室，另外还包括执行元件（电磁阀、步进电机、气泵电动机等）。空气悬架的本质是在含有帘布层结构的橡胶气囊内充入空气，并以此为介质，利用空气可以压缩的特性来实现弹性作用。空气悬架的分类是依据空气弹簧来分的，因此根据悬架气囊的不同可以把空气弹簧分为囊式、膜式以及复合式弹簧[20]。如下图所示：
主副气室之间有一个通道，供空气在主气室与副气过控制改变这个通道的大小，来改变空气弹簧的刚度。这个通道（电磁阀）阀心控制，阀心的控制杆又由悬架控制模块（控制器器驱动控制。步进电机被控制模块控制，从而带动齿轮转动，齿杆动作，以便改变阻尼大小；相应的阻尼调节杆通过齿轮带动空，从而可以调节空气弹簧的刚度[21]。悬架高度调节的工作机理简图如图 2-3 所示，当汽车载荷增大时间的距离缩短，这时控制连杆产生作用，充气阀被打开（左边图缩后进入悬架气囊中，囊中压力变大使整车车架高度变大，直至为止，此时车架的高度又恢复到载荷增加前的数值[22]。当汽车载与车轴之间距离增大，此时打开放气阀（右边图），使气囊内压度恢复。因此空气悬架的汽车无论是满载还是空载，汽车的高度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊控制电控空气悬架车身高度控制策略研究[J]. 关欣. 装备制造技术. 2017(11)
[2]基于Simulink汽车悬架的动态仿真[J]. 范光耀,仲梁维,程天洋,李晶晶,石海林. 通信电源技术. 2015(06)
[3]基于改进遗传算法的半主动悬架系统模糊控制优化研究[J]. 高瑞贞,张京军,赵子月,孙扬. 工程力学. 2012(01)
[4]汽车主动悬架系统的研究开发进展综述[J]. 陈军,欧家福,罗显政,刘德辉. 汽车零部件. 2010(02)
[5]基于ADAMS/Car和Simulink的主动悬架遗传模糊控制[J]. 郑泉,陈黎卿,王继先,张小龙. 农业机械学报. 2009(05)
[6]空气悬架系统参数的计算与选取[J]. 熊顺源,鲍卫宁. 机械制造. 2008(07)
[7]基于MATLAB的自整定模糊PID控制系统[J]. 王辚,张科. 探测与控制学报. 2008(02)
[8]基于优先权编码的最短路径求解[J]. 张侃. 商丘师范学院学报. 2007(09)
[9]商用车空气悬架的研究现状及关键技术[J]. 何锋,徐军,杨洪江. 机械制造. 2005(04)
[10]基于SIMULINK的汽车悬架系统动态仿真[J]. 赵 玲. 机械. 2002(S1)
博士论文
[1]汽车空气悬架及其控制系统动力学仿真分析研究[D]. 鲍卫宁.华中科技大学 2011
[2]空气悬架控制器研究[D]. 于军.武汉理工大学 2009
[3]计及车架弹性的多轴重型越野车整车动态性能研究[D]. 杨波.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]基于ARM的汽车电磁悬挂控制器的设计与研究[D]. 屠国柱.安徽理工大学 2017
[2]基于小波变换的半主动悬架控制策略仿真研究[D]. 廖茜.西南交通大学 2016
[3]某轻型商务车空气悬架系统开发[D]. 王森.南京理工大学 2016
[4]空气悬架自整定模糊PID控制策略及试验研究[D]. 耿龙伟.扬州大学 2014
[5]基于Matlab/Simulink的车辆主动悬架模糊控制仿真研究[D]. 张衍成.辽宁工业大学 2014
[6]汽车主动油气悬架的气液控制系统研究[D]. 洪展鹏.电子科技大学 2014
[7]轿车主动悬架系统的模糊控制与仿真研究[D]. 王文静.重庆交通大学 2012
[8]汽车操纵稳定性模型及仿真方法研究[D]. 房占鹏.重庆理工大学 2010
[9]一种气液混合隔振器的设计与研究[D]. 敖之宾.重庆大学 2007
[10]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
本文编号：3022359
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3022359.html
