磁流变半主动悬架系统及其控制研究

发布时间：2017-10-02 18:03

  本文关键词：磁流变半主动悬架系统及其控制研究

  更多相关文章： 半主动悬架 磁流变减振器 数学模型 模糊控制 模糊PID控制 变论域模糊控制

【摘要】：随着社会的进步和科技的发展,人们对汽车整体性能的要求越来越高,悬架系统作为车辆行驶系统的一个重要组成部分,其性能的好坏直接影响到乘员的舒适性和安全性。传统的被动悬架虽然能在一定程度上改善汽车的舒适性和操稳性,但其结构参数并不能随车辆的运行状态而实时改变,这大大限制了它的使用;磁流变半主动悬架利用磁流变技术实现了减振器阻尼的实时调节,它具有响应速度快、动态调节范围宽、能量损耗低及结构简单等优点,因而成为当今智能悬架研究的重点,受到了全球汽车生产制造商的青睐。本文采用理论分析和数值仿真相结合的方法,对磁流变减振器的动态特性、半主动悬架控制策略及其子系统展开了研究。具体工作可分为以下几个方面:(1)对磁流变减振器的流变机理、工作模式和力学模型进行了分析。针对参数模型及非参数模型的缺陷不足提出了改进型Bouc-Wen模型,而后在Matlab/Simulink中建立减振器的仿真模型并对其工作性能进行分析,结果表明该模型能较好的反应减振器的非线性滞回特性。(2)对路面不平度数学模型及随机路面理论进行了分析,在此基础上得到了基于白噪声的四轮相关路面时域模型;通过对整车振动系统进行了合理简化,根据拉格朗日方程,推导出整车七自由度动力学方程,建立了磁流变半主动悬架数学模型;最后概述了整车系统性能评价指标并分析了各指标对车辆平顺性和操稳性的影响。(3)针对悬架系统非线性结构特点,分析了磁流变半主动悬架的两种控制思路。而后基于整体控制思想,提出并研究了模糊控制、模糊PID控制和变论域模糊控制,设计了它们各自模糊控制器和模糊控制规则,并搭建了相应控制子系统模型;利用Matlab软件对三种控制策略进行整车仿真,结果表明,三种控制策略均是有效的,它们能不同程度的提高整车的舒适性和操纵性,但是变论域模糊控制的整体控制效果更优。这为以后磁流变半主动悬架的研究和开发提供了参考和指导。
【关键词】：半主动悬架 磁流变减振器 数学模型 模糊控制 模糊PID控制 变论域模糊控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33;TP273.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 论文选题背景和意义10-11
• 1.2 磁流变半主动悬架的发展及研究现状11-13
• 1.2.1 国外磁流变悬架的研究现状11-12
• 1.2.2 国内磁流变悬架的研究现状12-13
• 1.3 半主动悬架系统控制策略研究概况13-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 磁流变减振器工作机理分析及建模17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 磁流变液及其流变机理分析17-19
• 2.2.1 磁流变液的组成17-18
• 2.2.2 磁流变液的性能要求18
• 2.2.3 磁流变效应及其流变机理分析18-19
• 2.3 磁流变减振器的工作模式19-21
• 2.4 磁流变减振器的力学模型21-24
• 2.4.1 参数化模型21-24
• 2.4.2 非参数化模型24
• 2.5 磁流变减振器的建模及外特性分析24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 半主动悬架整车动力学模型的建立27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 路面不平度数学模型27-30
• 3.2.1 功率谱分析模型27-28
• 3.2.2 时间序列分析模型28-29
• 3.2.3 小波分析模型29
• 3.2.4 分形分析模型29-30
• 3.3 基于白噪声随机路面不平度的路面模型30-33
• 3.3.1 随机路面不平度的数学描述30-31
• 3.3.2 随机路面输入模型的建立与仿真31-33
• 3.4 整车系统动力学模型的建立33-39
• 3.5 整车系统的性能评价指标39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 磁流变半主动悬架控制策略研究41-63
• 4.1 引言41
• 4.2 半主动悬架控制思路分析41-42
• 4.3 模糊控制策略研究42-49
• 4.3.1 模糊控制原理42-43
• 4.3.2 模糊控制器的结构分析43-44
• 4.3.3 半主动悬架系统模糊控制器的设计44-48
• 4.3.4 半主动悬架系统模糊控制仿真结果48-49
• 4.4 模糊PID控制策略研究49-54
• 4.4.1 模糊PID控制原理49-50
• 4.4.2 半主动悬架模糊PID控制器的设计50-53
• 4.4.3 半主动悬架模糊PID控制仿真结果53-54
• 4.5 变论域模糊控制策略研究54-61
• 4.5.1 变论域模糊控制理论54-57
• 4.5.2 变论域模糊控制器的设计57-59
• 4.5.3 半主动悬架变论域模糊控制仿真结果59-61
• 4.6 三种控制方法结果的对比分析61
• 4.7 本章小结61-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-70
• 附录A(攻读硕士学位期间发表的论文)70-71
• 致谢71

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本文编号：961017