某SUV的液压互联悬架参数优化及车身高度控制研究

摘要

液压互联悬架能在不影响车辆平顺性的前提下，显著改善其抗侧倾性能和轮胎接地性能。在此基础上，通过充放油操作，液压互联悬架能实现车身高度的协调控制。车身高度控制的主要作用是改变车辆底盘的离地间隙，对提高车辆的安全性、通过性和燃油经济性有重要意义。
　　首先，本文以多体系统动力学理论为基础，建立了七自由度整车机械系统的动力学模型和包含液压互联悬架的整车机械-液压耦合动力学模型，同时建立四轮相关的路面模型并得到一组四轮垂向输入数据；利用实车试验数据对比仿真结果验证了该模型的准确性，并简要分析了部分关键液压参数对整车性能的影响。以车身高度控制为主要优化约束，以车身质心加速度和车身侧倾角为优化目标函数，基于NSGA-II算法对液压互联悬架关键参数进行了优化。
　　然后，本文建立了四分之一车辆模型，基于Simulink平台对比分析了PID控制、模糊控制和神经网络模型预测控制算法对车身高度控制的效果。结果表明PID控制和神经网络模型预测控制的响应速度快，无干扰时稳态误差小，但有干扰时效果较差，无法准确跟踪目标高度；模糊控制虽然响应速度较慢，无干扰时稳态误差较大，但在有干扰时控制效果比较好，车身高度波动较小且跟踪效果好。积分环节有消除稳态误差作用，在模糊控制的输入端引入一个误差的积分环节对模糊控制进行了改进，结果表明该改进算法既能很好地控制稳态误差，又能保持较好的抗干扰能力。
　　最后，本文建立了基于CarSim、AMESim和MTALB/Simulink三方联合平台的整车车身高度控制仿真模型。定义了四种车身高度模式并制定了模式切换规则，进而设计了模式切换控制器；基于改进模糊控制算法设计了整车车身高度控制器，并设计了可变占空比的PWM信号控制器。最后进行了整车的准静态车身高度控制和动态车身高度控制仿真，仿真结果表明该改进模糊控制算法的车身高度控制效果较好，在准静态和动态工况下都能比较准确地跟踪目标高度。
　　综上所述，本文建立了含液压互联悬架的整车七自由度动力学模型，对液压互联悬架关键参数进行了多目标优化；基于四分之一车辆模型研究了 PID控制、模糊控制和神经网络模型预测控制的车身高度控制效果，并改进了模糊控制算法；基于优化的参数、改进的控制算法以及联合仿真平台实现了整车车身高度控制，为车身高度控制在实车上的应用提供理论指导。

目录

声明

第 1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2液压互联悬架概述

1.3车高控制概述

1.4本文研究思路及主要内容

第 2章 车辆系统和液压互联悬架建模

2.1整车机械液压耦合动力学建模

2.2四轮相关路谱建模

2.3整车模型验证

2.4液压互联悬架关键参数分析

2.5本章小结

第 3章 基于 NSGA-II的液压互联悬架参数优化

3.1多目标问题优化概述

3.2遗传算法

3.3非支配排序遗传算法

3.4液压互联悬架系统参数优化

3.5本章小结

第 4章 基于四分之一车辆的车身高度控制方法研究

4.1四分之一车辆模型建立

4.2 PID控制及其车身高度控制仿真

4.3模糊控制及其车身高度控制仿真

4.4神经网络模型预测控制及其车身高度控制仿真

4.5一种改进模糊控制及其车身高度控制仿真

4.6本章小结

第 5章 基于联合仿真平台的整车车身高度控制

5.1车高控制模式切换

5.2整车联合仿真模型搭建

5.3整车车身高度控制器设计

5.4仿真结果分析

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学术论文目录

致谢