车辆半主动悬架FUZZY-PID控制方法研究

摘要

随着物质生活水平飞速提升，人们对汽车的要求越来越高，更加注重汽车的舒适性和安全性能。如何能经济高效的提高汽车稳定性和平顺性能，是摆在汽车制造商面前的一大挑战。悬架系统是汽车中最关键的系统之一，起到缓和外部冲击振动的作用，对汽车的操纵稳定性、行驶平顺性和使用寿命方面都影响较大。
　　 汽车悬架系统是保证汽车承载系统与车轮或车桥相互之间具有弹性接触并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调整汽车行驶中的车身位置等相关装置的总称，用于减缓外界扰动对车身的冲击，保证汽车行驶平顺性和操纵稳定性。半主动悬架系统在控制品质上优于主动悬架，能够根据路面的情况在车轮和车身之间主动及时的调整和产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优的减振状态。半主动悬架系统的控制目标是获得良好的行驶平顺性和操纵稳定性，传统的控制理论和方法很难将其性能完全发挥。模糊PID控制结合了模糊控制和PID控制两种方法的优点，适用于半主动悬架系统的控制。
　　 本论文将汽车半主动悬架系统多体模型为控制对象，首先，基于系统动力学理论建立悬架系统多体模型方程， Matlab/Simulink环境中依据创建的动力学方程创建2自由度的悬架模型;然后，在Matlab/Simulink中实现悬架系统的模糊控制器的设计和PID控制器的设计，并且定义控制规则和设计变量。最后，对整个系统进行仿真分析。为了验证模糊控制器的控制效果和模糊PID控制效果，在50km/h的车速下对半主动悬架系统和被动悬架系统进行对比分析。对比分析结果表明，半主动悬架系统模糊PID控制能够提高模糊控制器的控制效果，显著改善汽车的行驶平顺性，同时也验证了采用联合仿真方法的可行性和准确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 悬架对车辆性能的影响

1．3 车辆悬架的分类、发展与研究现状

1．3．1 车辆悬架的分类

1．3．2 车辆悬架的发展趋势

1．3．3 应用于汽车悬架系统的控制策略的研究

1．4 课题研究意义

1．5 本课题研究的内容与方法

1．6 本章小结

第2章 半主动悬架系统模型的建立

2．1 道路路面不平度的统计描述

2．1．1 空间频率功率谱密度与时间频率功率谱密度的转化

2．1．2 计算机仿真产生积分白噪声路面输入

2．2 半主动悬架系统动力学模型的建立

2．2．1 汽车半主动悬架2自由度1／4车体的动力学模型建立

2．2．2 车辆悬架的评价指标

2．3 本章小结

第3章 半主动悬架系统的模糊PID控制理论研究

3．1 模糊控制理论产生的背景

3．2 模糊控制的理论基础

3．2．1 模糊集合和隶属度函数

3．2．2 模糊语言与模糊推理

3．3 模糊控制原理

3．3．1 模糊控制系统组成

3．3．2 模糊控制器的基本结构

3．4 模糊控制器的设计理论

3．4．1 确定输入输出变量

3．4．2 量化因子和比例因子确定方法

3．4．3 设计模糊控制规则的方法

3．4．4 模糊化方法

3．4．5 解模糊的方法

3．5 PID控制算法理论基础

3．5．1 PID研究新进展

3．5．2 PID(比例一积分一微分)控制原理

3．6 用模糊控制器调节PID控制器的参数

3．6．1 PID控制器的参数

3．6．2 调节PID控制器三个参数的模糊规则

3．6．3 调节PID控制器三个参数的模糊控制器

3．7 本章小结

第4章 半主动悬架模糊PID控制器的设计

4．1 模糊控制器建模软件

4．2 半主动悬架模糊控制设计

4．2．1 定义模糊控制器模型

4．2．2 模糊控制参数设置

4．2．3 模糊控制规则的设计

4．2．4 仿真结果分析与比较

4．3 半主动悬架模糊PID控制器的设计与仿真

4．4 仿真与结果分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果