汽车半主动悬架控制策略及联合仿真研究

发布时间：2017-07-16 07:18

  本文关键词：汽车半主动悬架控制策略及联合仿真研究

  更多相关文章： 半主动悬架 悬架控制 遗传算法 模糊GA-PID ADAMS/Simulink联合仿真

【摘要】：悬架是汽车的核心部件之一,是改善整车弯道操控性能和乘坐舒适性能的关键。相比于传统悬架,半主动悬架能够通过传感器感知路面输入和车身姿态,实时地通过阻尼器连续或间断的输出阻尼力来控制汽车的振动,能够有效改善车辆的驾驶和乘坐舒适性能,具有和主动悬架相近的减振性能,且结构简单、造价低廉、能耗低。本论文以半主动悬架的1/4车模型为研究对象,深入研究了汽车半主动悬架多种控制策略,并利用ADAMS和MATLAB软件对多种控制策略下半主动悬架的性能进行联合仿真,对比分析了不同控制策略的控制效果。本论文主要研究内容包括:(1)建立了汽车动力学模型,介绍了悬架性能评价指标及虚拟样机仿真分析软件ADAMS的特点;利用ADAMS创建了汽车半主动悬架机械系统模型,并通过定义测试函数对创建的悬架模型进行了分析验证。(2)分析了汽车振动激励来源,建立了正弦输入和随机输入两种路面模型,研究了路面不平度概念及其功率谱密度;在ADAMS中构建了半主动悬架的弹簧-阻尼器模型,通过定义模型的输入、输出状态变量,创建了基于ADAMS和MATLAB的联合仿真平台。(3)介绍了PID控制基本理论,研究了利用遗传算法(GA)对半主动悬架PID控制器参数进行优化的GA-PID控制策略,对GA-PID控制器的动态性能进行了分析;对被动悬架和分别采用PID控制、GA-PID控制的半主动悬架进行联合仿真,对比分析了不同控制策略下半主动悬架的性能,结果表明相对于被动悬架和基于PID控制的半主动悬架,基于GA-PID控制的半主动悬架性能得到了比较明显的提升。(4)介绍了模糊控制基本理论,研究了用模糊控制对GA-PID控制器参数进行修正的模糊GA-PID控制策略,对模糊GA-PID控制器的动态性能进行了分析;对被动悬架和分别采用PID控制、GA-PID控制、模糊GA-PID控制的半主动悬架进行联合仿真,对比分析了不同控制策略下半主动悬架的性能,结果表明相对于GA-PID控制,模糊GA-PID控制策略能够比较明显地改善半主动悬架的性能。
【关键词】：半主动悬架 悬架控制 遗传算法 模糊GA-PID ADAMS/Simulink联合仿真
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及选题意义9-10
• 1.2 汽车悬架系统概述10-13
• 1.2.1 汽车悬架系统的组成及分类10-12
• 1.2.2 半主动悬架系统控制理论12-13
• 1.3 半主动悬架系统的研究现状13-15
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 本论文课题来源与主要内容15-17
• 第二章 汽车半主动悬架系统模型的建立17-34
• 2.1 汽车动力学模型17-20
• 2.2 汽车悬架的二自由度动力学模型及其性能评价指标20-23
• 2.2.1 汽车悬架系统的二自由度动力学模型20-22
• 2.2.2 悬架系统的性能评价指标22-23
• 2.3 ADAMS软件概述23-26
• 2.3.1 虚拟样机仿真分析软件ADAMS的简介及分类23-24
• 2.3.2 ADAMS软件的坐标系及其自由度24-25
• 2.3.3 ADAMS软件常用的函数25-26
• 2.4 基于ADAMS的汽车半主动悬架系统模型的建立26-33
• 2.4.1 创建悬架模型27-30
• 2.4.2 悬架模型仿真测试30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 基于ADAMS和MATLAB联合仿真平台的建立34-44
• 3.1 汽车振动激励分析34-35
• 3.2 路面输入模型35-38
• 3.2.1 正弦形式的路面输入35
• 3.2.2 随机路面输入35-38
• 3.3 建立ADAMS和MATLAB的联合仿真平台38-43
• 3.3.1 导入路面输入39
• 3.3.2 定义输入输出状态变量39-41
• 3.3.3 导出控制参数41-42
• 3.3.4 导入ADAMS子系统42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 半主动悬架的GA-PID控制策略及其联合仿真44-61
• 4.1 半主动悬架的PID控制44-46
• 4.1.1 PID控制基本原理44-45
• 4.1.2 PID控制器的参数整定及其MATLAB实现45-46
• 4.2 半主动悬架的GA-PID控制46-53
• 4.2.1 遗传算法概述46-48
• 4.2.2 半主动悬架GA-PID控制器的设计48-50
• 4.2.3 遗传算法优化结果50-51
• 4.2.4 半主动悬架GA-PID控制器的动态性能分析51-53
• 4.3 基于GA-PID控制的半主动悬架联合仿真分析53-60
• 4.3.1 基于GA-PID控制的半主动悬架联合仿真模块的建立53
• 4.3.2 正弦路面输入下联合仿真结果及分析53-55
• 4.3.3 随机路面输入下联合仿真结果及分析55-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 半主动悬架的模糊GA-PID控制策略及其联合仿真61-76
• 5.1 模糊控制理论61-64
• 5.1.1 模糊控制基本原理61-62
• 5.1.2 模糊控制器设计的基本流程62-64
• 5.2 半主动悬架的模糊GA-PID控制64-70
• 5.2.1 模糊GA-PID控制的基本原理64-65
• 5.2.2 半主动悬架模糊GA-PID控制器的设计65-68
• 5.2.3 基于模糊GA-PID控制器的动态性能分析68-70
• 5.3 基于模糊GA-PID控制的半主动悬架联合仿真分析70-75
• 5.3.1 基于模糊GA-PID控制的半主动悬架联合仿真模块的建立70
• 5.3.2 正弦路面输入下联合仿真结果及分析70-72
• 5.3.3 随机路面输入下联合仿真结果及分析72-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果82-83
• 致谢83

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本文编号：547566