考虑车辆道路耦合的汽车半主动悬架研究

摘要

本文针对三轴重型车辆对于道路破坏日益严重的问题，以及传统车辆悬架控制研究中简化了车辆动力学模型并忽略车辆与道路耦合的影响，提出了考虑三轴重型车辆与道路耦合作用影响下的车辆悬架控制研究，采用Udwadia-Kalaba方程建立了1/2车辆含约束离散化动力学模型，通过点接触轮胎模型，将1/2车辆模型与非线性Winkler地基上的Euler-Bernoulli梁模型进行耦合，得到了考虑车辆道路耦合的车辆行驶动力学模型。基于该车辆道路耦合系统的动力学模型，以减少车辆动载系数为目标，运用模糊PID控制理论，设计具有鲁棒性好、时效性强以及控制稳定的道路友好型半主动悬架控制策略，并通过MATLAB进行数值仿真，对比研究了车辆道路耦合作用影响下的被动悬架与模糊PID控制的半主动悬架下的车辆和道路的动态响应，仿真结果表明，相比于传统车辆的被动悬架，运用模糊PID控制器的车辆悬架，使得三轴重型车辆轮胎动载荷系数分别降低23.8％、4.9％和24.3％，同时，通过降低三轴重型车辆对于道路的移动载荷作用，使得道路的振动幅值得到了有效的减小。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 车辆动力学研究概况

1．2．2 道路动力学研究概况

1．2．3 车辆道路耦合动力学研究

1．2．4 车辆半主悬架控制策略研究

1．3 课题来源及主要研究内容

第二章 离散化车辆动力学模型

2．1 引言

2．2．2 Udwadia-Kalaba多体动力学数学模型

2．3 离散化三轴重型车辆动力学模型

2．3．1 三轴重型车辆质量等效

2．3．2 离散化三轴重型车辆系统约束

2．3．3 含约束三轴重型车辆动力学模型

2．4 分析对比传统车辆动力学模型

2．4．1 传统三轴重型车辆动力学模型

2．4．2 车辆动力学模型仿真对比

2．5 本章小结

第三章 道路动力学模型

3．1 引言

3．2 道路数学模型

3．2．1 非线性地基Euler-Bernoulli梁模型

3．2．2 非线性地基Timoshenko梁模型

3．3．1 无量纲化

3．3．2 Galerkin截断法

3．4 非线性地基梁仿真分析

3．4．1 三个移动载荷作用

3．4．2 数值仿真

3．5 本章小结

第四章 车辆道路耦合动力学模型

4．1 引言

4．2 车辆道路耦合动力学方程

4．3 数值仿真分析

4．3．1 车辆道路耦合研究

4．3．2 系统参数研究

4．4 本章小结

第五章 三轴重型车辆半主动悬架控制策略

5．1 模糊PID控制

5．1．1 模糊理论

5．1．2 PID控制

5．2 道路友好型半主动悬架控制策略

5．2．1 离线模糊PID控制

5．2．2 控制策略

5．2．3 控制模型建立

5．3 数值仿真分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况