汽车主动悬架联合仿真平台化方法研究及软件开发

摘要

主动悬架对改善汽车行驶平顺性和乘坐舒适性起到至关重要的作用，它能够根据汽车行驶状态实时调节主动控制力，使悬架始终处于最佳减震状态下工作。汽车工业的快速发展以及人们对汽车性能的要求不断提高，有力推动了主动悬架从理论研究到实际应用研究的跨越式发展。在主动悬架60多年的发展历程中，国内外学者对主动悬架控制作了大量的研究，也取得了很好的成果。 计算机仿真技术能够有效节省主动悬架研究的时间和物力成本，提高工作效率，为实车试验提供可靠的数据依据，逐渐成为主动悬架研究的重要手段。本文根据主动悬架控制研究的研究成果，总结归纳出主动悬架控制研究的基本思路和流程。以此为基础，运用计算机仿真技术、现代控制理论等对主动悬架联合仿真进行平台化设计，将主动悬架的建模、设计、仿真、分析等有机地结合起来，构成一套完整的仿真研究系统，该平台为主动悬架研究和开发人员提供便利，适用性强，性能稳定可靠。本文将从平台化设计基础、联合仿真模型性能验证与分析和平台化软件开发三个方面对主动悬架联合仿真平台展开研究： （1）平台化设计基础：是主动悬架联合仿真化平台设计的基础和核心，主要包括四部分：1）根据汽车悬架振动特性，将汽车简化成1/4车辆模型和1/2车辆模型，建立动力学方程；在此基础上，建立基于ADAMS的主动悬架机械模型，创建与MATLAB软件通信连接；2）运用白噪声滤波法建立随机路面激励模型，并在Simulink中实现，作为主动悬架仿真的输入；3）本文选取模糊PID控制和线性最优控制作为平台化设计的主动悬架控制策略，根据这两种控制理论分别设计主动悬架控制器，并在MATLAB/Simulink中创建控制器仿真模型；4）根据以上推理和叙述，创建基于ADAMS-MATLAB联合仿真技术的主动悬架仿真模型。 （2）联合仿真模型准确性仿真与实证分析：为了检测所建立的联合仿真模型仿真准确与否，本文选取四种车型的主动悬架性能参数分别在各仿真模型中运行仿真，并对比分析仿真结果。结果表明，仿真结果与原有仿真数据基本吻合，满足主动悬架设计精度要求。由此可见，主动悬架联合仿真模型在准确性性方面满足悬架设计要求，可以进行主动悬架联合仿真平台化软件开发。 （3）平台化软件开发：利用MATLAB/GUI技术进行主动悬架联合仿真平台化人机交互界面设计，实现数据输入、数据传递以及仿真执行等功能，联合仿真模型和人机交互界面共同构成主动悬架联合仿真平台。

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摘要

Abstract

1 绪论

课题研究的目的和意义

悬架系统发展概述

1.2.1 被动悬架及其局限性

1.2.2 半主动悬架及发展状况

1.2.3 主动悬架及国内外发展现状

1.2.3.1 国外研究现状

1.2.3.2 国内研究现状

仿真平台及其研究现状

虚拟现实技术国外研究现状

虚拟现实技术国内研究现状

汽车主动悬架控制理论研究现状

模糊PID控制

线性最优控制

本文主要研究内容

2 主动悬架联合仿真平台化设计基础

2.1 汽车悬架简化建模

2.1.1 建立1/4车辆悬架模型

2.1.1.1 动力学模型

2.1.1.2 ADAMS机械模型

2.1.1.3 ADAMS子系统模块

2.1.2 建立1/2车辆悬架模型

2.1.2.1 动力学模型

2.1.2.2 ADAMS机械模型

2.1.2.3 ADAMS子系统模块

2.2随机路面激励模型建立

2.3控制策略

2.3.1主动悬架模糊PID控制

2.3.2 主动悬架线性最优控制

2.3.2.1 1/4车辆模型主动悬架线性最优控制器设计

(2.30)

2.3.2.2 1/2车辆模型主动悬架线性最优控制器设计

2.4 主动悬架联合仿真模型

2.5 本章小结

3 主动悬架联合仿真模型准确性仿真及实证分析

3.1基于1/4车辆的模糊PID控制主动悬架模型仿真及实证分析

3.2基于1/4车辆的线性最优控制主动悬架模型仿真及实证分析

3.3基于1/2车辆的模糊PID控制主动悬架模型仿真及实证分析

3.4基于1/2车辆的线性最优控制主动悬架模型仿真及实证分析

3.5本章小结

4 主动悬架联合仿真平台化软件开发

4.1 平台化软件开发设计理念

4.2 软件开发的逻辑框架

4.3平台化人机交互界面设计

4.3.1. 主界面设计

4.3.2主动悬架仿真执行界面设计

4.3.3仿真执行程序编辑

4.3.4仿真图像绘制程序编辑

4.4主动悬架联合仿真平台化软件开发的意义

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

个人简历

在校期间发表的学术论文和科研成果