汽车半主动悬架平顺性优化控制仿真研究

摘要

随着汽车工业的快速发展和汽车行驶速度的不断提高，人们对汽车行驶平顺性和安全性提出了越来越高的要求，而车辆悬架决定和影响车辆行驶的平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性。在汽车悬架中，一般弹性元件具有吸收和存储能量的功能，此外还必须承受车身的重量和载荷。所以通常来讲半主动悬架考虑改变悬架的阻尼并不关心悬架的刚度变化。针对半主动悬架系统的控制策略，本文运用理论分析与模型仿真相结合的方法，具体工作可分为以下几个方面：
　　本文主要研究内容及成果如下：
　　1.论述论文选题的背景和意义。对悬架的构成和分类、功能及其应用广泛的控制算法作重点介绍。详细阐述了主动悬架的变化历程与发展情况以及国内外的最新研究成果，以半主动悬架控制为例说明ADAMS和MATLAB联合仿真分析对主动悬架控制策略分析与设计的重要意义；
　　2.以随机路面为输入信号，建立路面谱输入模型，阐述了路面功率谱密度和路面不平度的概念，并对悬架性能评价指标作了简单分析。建立被动悬架半车模型，进行基于白噪声路面下的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移的仿真分析。
　　3.针对单轮、半车主动悬架和被动悬架，应用ADAMS/View软件对其进行机械建模，并利用ADAMS/Controls模块建立ADAMS软件和MATLAB软件之间的通信联系；
　　4.在线性二次型的基础上，针对汽车乘坐舒适性研究半主动悬架的控制策略，并在此基础上进行LQR控制权值系数多目标优化创新改进。将LQR控制与多目标优化理论相结合，得到主动悬架主动悬架线性二次型控制器，控制效果更佳，LQR控制器设计中的性能指标J设定为悬架动行程、轮胎动载荷和车身垂直加速度的加权平方和的积分值。与单目标优化问题相比，多目标优化问题的突出特点是优化各个目标使其同时达到综合的最优值，因此多目标优化理论在处理这类问题时具有天然优势；
　　5.利用ADAMS软件建立的主动悬架和被动悬架的机械模型导入到MATLAB软件中，根据三种不同的控制策略建立仿真模型，将ADAMS导入的文件做为子系统模块，对悬架系统进行联合仿真，对仿真结果进行分析，结果表明LQR控制及其权值系数多目标优化算法的正确性和有效性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1论文选题背景和意义

1.2悬架系统概述

1.3主动悬架联合仿真研究现状

1.4本文主要研究内容及各章安排

第2章 半车模型悬架的建模及分析

2.1悬架系统的性能评价指标

2.2路面输入及其模型

2.3半车被动悬架系统数学建模及其分析

2.4半车半主动悬架动力学模型

2.5本章小结

第3章 基于ADAMS软件的半主动悬架系统建模

3.1 ADAMS软件概述

3.2 ADAMS软件的理论基础与设计流程

3.3本章小结

第4章 半主动悬架的平顺性控制策略研究

4.1主动悬架LQR控制

4.2控制器仿真模型的建立

4.3半车模型主动悬架仿真分析

4.4本章小结

第5章 半主动悬架平顺性控制策略研究

5.1遗传算法概述

5.2遗传算法理论

5.3基于遗传算法的多目标权值系数优化的LQR控制器

5.4基于LQR控制器联合仿真模型的设计

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

附录A(攻读硕士学位期间发表的论文)

致谢