车辆磁流变半主动悬架控制系统仿真及试验研究

摘要

汽车行驶的舒适性和操纵稳定性这两项指标与汽车的悬架系统有着密切的关系。传统被动悬架的结构参数不能随外界条件的变化而变化，从而限制了汽车性能的进一步提高，而半主动悬架的结构参数如阻尼、弹簧刚度等具有可调性，因此能较好地满足车辆行驶的要求，同时与主动悬架相比，由于其结构简单，价格低廉，因此受到车辆工程界的广泛重视。本论文对基于磁流变减振器的1/4车辆半主动悬架控制系统进行了仿真以及试验研究。 本文首先运用车辆动力学理论建立了1/4车辆半主动悬架控制系统的动力学模型；在熟悉天棚阻尼控制算法、滑模变结构控制算法和模糊控制算法的基础上，分别设计了半主动悬架天棚阻尼控制器、基于跟踪理论的滑模控制器以及模糊控制器，并均用MATLAB/Simulink实现了仿真，取得了比较好的控制效果； 论文利用了磁流变减振器测试试验台，对磁流变减振器进行了试验研究，分析并得出了磁流变减振器的输出力非线性滞回特性。根据试验结果，建立了磁流变减振器的多项式模型，并用MATLAB拟合得出各系数。拟合结果显示该模型能够比较好的反映磁流变减振器的滞回特性，并且该模型能比较容易的求得控制电流，从而更有利于磁流变减振器的实际使用。 最后，论文利用了1/4车辆半主动悬架控制试验台，对半主动悬架模糊控制进行了初步研究。试验得到了被动悬架以及半主动悬架在正弦激励下的车身垂直加速度以及悬架动挠度曲线，试验结果表明：模糊控制策略可以较好的控制悬架系统，改善了车辆的动态性能。

目录

文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1车辆悬架系统的发展及趋势

1.1.1车辆悬架系统概述

1.1.2半主动悬架的研究及发展现状

1.1.3磁流变减振器的研究现状

1.2车辆悬架系统控制策略的研究综述

1.2.1车辆动力学研究发展

1.2.2半主动悬架系统控制策略综述

1.3论文的研究思路及主要研究内容

1.3.1论文的研究思路

1.3.2论文的主要研究内容

第二章 磁流变半主动悬架的模型研究

2.1悬架系统的性能评价指标

2.2路面不平度的功率谱及其输入模型

2.3车辆悬架系统的数学模型

2.3.1车辆振动系统的简化

2.3.2被动悬架的数学模型

2.3.3半主动悬架的数学模型

小结

第三章 滑模变结构及其跟踪控制系统设计

3.1天棚阻尼控制算法及其仿真分析

3.1.1天棚阻尼控制算法

3.1.2路面模型的建立及仿真

3.1.3半主动悬架天棚控制系统设计及仿真

3.2滑模变结构控制算法及其仿真分析

3.2.1滑模变结构控制原理

3.2.2极点配置中期望闭环极点组的选择

3.2.3滑模变结构控制器的设计

3.2.4半主动悬架滑模变结控制器的设计与仿真

3.3滑模跟踪控制器的设计及仿真分析

3.3.1模型跟踪控制器的设计原理

3.3.2半主动悬架滑模跟踪控制器的设计

3.3.3半主动悬架滑模跟踪控制器的仿真分析

小结

第四章 半主动悬架模糊控制系统设计

4.1模糊控制理论

4.1.1模糊控制理论基础

4.1.2模糊控制器

4.2半主动悬架模糊控制器的设计

4.2.1输入输出变量的选取

4.2.2量化因子与比例因子

4.2.3模糊控制规则集的设计

4.2.4模糊推理以及解模糊化

4.3半主动悬架模糊控制器的仿真及结果分析

4.3.1MATLAB模糊控制器的编制

4.3.2随机路面激励下的仿真及结果

小结

第五章 半主动悬架测控试验系统的实现

5.1磁流变减振器的模型分析及特性试验

5.1.1磁流变减振器的数学模型

5.1.2磁流变减振器的特性试验

5.1.3磁流变液减振器的数学建模

5.2半主动悬架模糊控制试验

5.2.1测控试验系统的组成

5.2.2测控试验内容以及过程

5.2.3测控试验结果及其分析

小结

第六章 结论及展望

6.1本文主要的研究工作

6.2未来研究工作展望

参考文献