重型货车驾驶室半主动悬置模糊控制的仿真研究

摘要

本文首先论述了悬置系统作为隔振系统是现代重型货车的重要组成部分，其组成元件和工作原理并分别列举了主动/半主动悬置的特点。通过对比常规控制和模糊控制的特点，得出选用模糊控制作为半主动悬置的控制策略。然后根据论述了不同隔振元件的特性并详细讲解了空气弹簧的特性，继而提出研究以空气弹簧为悬置的重型货车驾驶室悬置模糊控制系统。 结合研究的需要，悬置运用多刚体动力学理论对车辆系统进行模型简化，并结合振动理论和相关标准在ADAMS中建立了相应的重型货车驾驶室悬置的评价标准模型与之进行匹配。简单介绍了下不同的路面谱建立方法，然后使用最常用和简单的白噪声法在MATLAB/Simulink中按照中国国家标准GB/T 920-2002建立B、C级路面在60km/h和80km/h行驶车速下的路面谱，同时根据专家经验的指导选择二输入单输出的模糊控制系统在MATLAB/Simulink工作环境下建立了简单的基本模糊控制器，通过ADAMS/Control模块的接口与ADAMS/View进行联合仿真。然后，通过MATLAB自带的底层语言S-Function编译了一种带有自增强机制的遗传算法(GA)优化机制来优化初始搭建的模糊控制器(FLC)的结构。首先我们将使用GA将模糊控制器规则集作为遗传染色体的整体个体对初始模糊控制规则集进行优化获得更好，更能适应当前路况的控制规则集，在进行了规制集结构优化后的基础上在将模糊控制器规则集中隶属度函数作为遗传染色体个体在进行隶属度函数参数的优化，通过在MATLAB/Simulink环境中结合前面介绍的白噪声路面谱，实现不同路况下遗传算法优化的模糊控制器(GA-FLC)的运行验证了优化后的模糊控制器相对与简单的基本模糊控制器和被动控制的悬置系统，能依据重型货车驾驶室空气悬置系统提供优异的控制性能，使货车行驶以不同的行驶速度在不同的路面上运行时能得到良好的路况适应性，为空气悬置在衰减驾驶室响应程度上有良好的控制功效，有效提高驾驶室的隔振能力进一步的优化了重型货车在行驶中的乘坐舒适性。 最后，对本文研究工作进行了总结，本文的研究不仅为设计人员进行模糊控制器的研究与设计提供了参考和依据，并在模糊控制器的建模和设计优化等方面提供了可行的具体路线，并对下一步的研究工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2悬置的分类

1.3半主动悬置的控制策略

1.3.1常用控制策略

1.3.2模糊控制简介

1.4本文研究的目的和意义

1.5本文研究的内容

第2章空气弹簧系统特性介绍

2.1空气弹簧简介

2.2空气弹簧的特性

2.3本章小结

第3章重型货车半主动空气悬置系统模型

3.1路面激励模型

3.2悬置系统动力学模型

3.2.1 ADAMS仿真软件介绍

3.2.2悬置系统动力学模型的建立

3.3本章小结

第4章空气悬置模糊控制策略的研究及仿真

4.1模糊控制理论基础

4.1.1模糊集合的定义及表达方法

4.1.2模糊集合的运算

4.1.3模糊集合隶属度隶属函数

4.1.4模糊逻辑

4.1.5模糊推理

4.2模糊控制器的设计

4.3模糊控制系统仿真

4.3.1驾驶室悬置系统模糊控制器结构

4.3.2模糊控制系统建模

4.3.4仿真结果对比分析

4.4本章小结

第5章模糊控制器的遗传算法优化

5.1 S-Function介绍

5.2模糊控制优化的必要性

5.3遗传算法介绍

5.3.1遗传算法的概念

5.3.1遗传算法的优点

5.4遗传算法优化模糊控制器

5.4.1基本遗传算法的步骤

5.4.2遗传算法优化模糊控制器规则集

5.4.3遗传算法优化模糊控制器隶属度函数

5.5优化前后仿真结果对比

5.6本章小结

第6章总结与展望

6.1文章总结

6.2研究展望

参考文献

研究期间发表论文情况

致 谢