基于ADAMS和MATLAB联合仿真技术的主动悬架控制方法研究

摘要

悬架是车辆的重要组成部分,对车辆的行驶平顺性和操作安全性等性能影响很大,传统的被动悬架的阻尼和刚度在车辆行驶过程中无法改变,不能在各种工况下使悬架达到预期性能指标。主动悬架能够根据实际的路面情况,实时调整和产生悬架所需要的控制力,从而保证汽车最佳的行驶平顺性和操作安全性。本文在联合仿真的基础上,对多种控制策略下的主动悬架进行了分析研究。
　　传统的对汽车主动悬架控制策略的研究都是建立在系统数学模型基础之上,对于具有复杂的非线性的整车悬架模型,其数学模型不易建立。利用ADAMS/View模块建立七自由度主动悬架整车模型和随机路面模型,以虚拟样机模型代替数学模型来研究控制策略。
　　根据PID控制原理和模糊控制理论,设计了主动悬架的PID控制器和Fuzzy-PID控制器。以车身垂直加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度和悬架动挠度为性能评价指标,在MATLAB/Simulink中建立四自由度半车主动悬架控制系统仿真模型,进行仿真验证所设计控制器的有效性。应用ADAMS和MATLAB联合仿真技术,将ADAMS中整车模型以模块化的形式导入到MATLAB/Simulink建立的PID控制器和Fuzzy-PID控制器中,建立整车主动悬架的PID控制系统和Fuzzy-PID控制系统。为了验证PID控制器和Fuzzy-PID控制器的控制效果,在50km/h车速下对主动悬架系统和被动悬架系统进行对比分析。
　　仿真结果表明,两种控制方法均能改善汽车行驶平顺性和系统的动态特性。在所设计的两种控制器中,Fuzzy-PID控制器的控制效果更佳。同时也验证了采用联合仿真方法的可行性和准确性。

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引言

1 绪论

1.1 悬架系统概述

1.2 车辆控制策略的国内外研究概况

1.3 联合仿真技术在车辆工程中的应用

1.4 课题研究的主要内容

2 汽车七自由度振动模型的建立

2.1 汽车七自由度数学模型

2.2 基于ADAMS的整车仿真模型的建立与验证

2.3 脉冲激励下的模型仿真

2.4 本章小结

3 基于整车的主动悬架控制方法研究

3.1 整车主动悬架控制系统设计

3.2 基于PID控制理论的控制系统设计

3.3 基于Fuzzy-PID控制的控制系统设计

3.4 本章小结

4 基于半车主动悬架模型的控制系统仿真调试

4.1 半车动力学模型

4.2 半车主动悬架控制仿真调试

4.3 半车主动悬架控制仿真结果分析

4.4 本章小结

5 基于ADAMS和MATLAB的整车主动悬架联合仿真分析

5.1 将ADAMS模块导入MATLAB

5.2 建立控制系统模型

5.3 仿真结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著