基于联合仿真的车辆底盘集成控制研究

摘要

主动悬架和直接横摆力矩系统可以有效地提高车辆的平顺性和操稳性。本文首先根据这两个系统的结构特点，建立了主动悬架七自由度仿真模型、四轮路面输入模型、轮胎模型和直流无刷电机模型等。
　　考虑到主动悬架系统设计为多目标控制问题，需要对不同目标进行协调从而使整体性能达到最优，设计了主动悬架综合指标LQR控制器。由于在不同工况下主动悬架的功能需求是不同的，因此，设计了侧重不同功能的LQR控制器。为了降低人工选取LQR控制器性能指标函数中加权系数的难度，通过结合遗传算法和模拟退火算法的优点，提出了模拟退火遗传算法对LQR控制器中性能指标函数加权系数组合进行优化。
　　考虑到横摆角速度和质心侧偏角这两个变量均会对车辆稳定性产生影响，本文结合模糊控制和滑模变结构控制的优点提出了模糊滑模控制，分别以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标设计了模糊滑模控制器。
　　设计了分层协调式集成控制器，下层控制器由主动悬架和直接横摆力矩控制器组成，上层控制器是基于功能分配的思想通过模糊控制对下层控制器的输出进行协调。最后，选取匀速直线行驶工况、制动工况、正弦停滞转向工况、双移线工况和阶跃转向工况共五种工况进行了仿真分析。仿真结果表明，所设计的控制策略能有效的改善车辆的平顺性和操稳性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 主动悬架控制研究现状

1．2．2 直接横摆力矩控制研究现状

1．2．3 主动悬架与直接横摆力矩集成控制研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第二章 车辆动力学模型

2．2．2 主动悬架系统建模

2．3 路面模型

2．4．1 魔术公式轮胎模型

2．4．2 轮胎力计算

2．5 电机模型

2．6 整车动力学仿真模型

2．7 本章小结

第三章 主动悬架控制

3．1 引言

3．2 悬架性能评价指标

3．3 主动悬架控制器设计

3．3．1 主动悬架综合指标控制器设计

3．3．2 主动悬架侧重不同目标控制器设计

3．4 基于模拟退火遗传算法的LQR控制器优化模型

3．4．1 模拟退火遗传算法

3．4．2 优化变量

3．4．3 适应度函数

3．4．4 优化流程

3．5 本章小结

第四章 直接横摆力矩控制

4．1 引言

4．2 控制变量的选取

4．3 车辆线性二自由度参考模型

4．3．1 模型假设

4．3．2 车辆线性二自由度动力学模型建模

4．4 理想横摆角速度

4．5．1 模糊滑模变结构控制

4．5．2 横摆角速度模糊滑模控制器设计

4．5．3 质心侧偏角模糊滑模控制器设计

4．6 驱动力分配算法

4．7 本章小结

第五章 主动悬架与直接横摆力矩集成控制

5．1 引言

5．2 基于功能分配的分层协调式集成控制

5．3 控制器输出加权系数的模糊控制分配

5．4 仿真分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况