汽车主动悬架及控制方法的研究

山东交通学院毕业设计（论文）

摘 要

汽车的悬架系统是车辆的重要组成部分，汽车悬架性能的好坏直接影响汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，传动的被动悬架系统，由于参数不可调节，对多变环境中工作的汽车难以满足期望的性能要求。因此，为了克服被动悬架对汽车性能改善的限制，近年来出现了主动悬架系统。主动悬架能够根据工况变化，实时主动地调整和产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优减振状态，达到同时改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性的目的。近年来随着机械动力学、测控技术、电子技术等学科的快速发展，尤其是信息科学中对模糊控制、人工神经网络、自适应控制、最优控制等的研究，悬架系统控制技术得到了快速发展。本文对汽车的模糊控制、自适应控制、神经网络控制、智能控制以及复合控制等多种控制方法进行了叙述，并以模糊控制在汽车主动悬架中的应用为例，详细叙述了模糊控制的有关知识,希望可以加深对汽车主动悬架及相关控制方法和策略的研究。

关键词： 主动悬架,控制策略,模糊控制

I

葛金龙：汽车主动悬架及控制方法的研究

Abstract

Automotive suspension system is an important part of the vehicle, it’s performance has a direct impact on the exercise of the car ride and handling stability. due to the passive suspension system parameters can not be adjusted for the changing work environment ,it is difficult to meet the desired performance requirements, however，Active suspension can take the initiatives to adjust the suspension in real time according to changing conditions ，and produces the desired control to suppress the vibration of the body, so that the optimal damping suspension can be kept in the best state to improve vehicle ride comfort and handling stability purposes simultaneously. In recent years, along with the development of themedynamics, measurement and control technology, electronic technology disciplines, and the rapid development of information science, especially the studies of the fuzzy control, artificial neural networks, adaptive control, optimal control, suspension system control technology which is in modern theoretical guidance, becomes more perfect, suspension control system technology has developed rapidly, the vehicle fuzzy control, adaptive control, neural network control, intelligent control and composite control and other control methods are In this paper ,in order to deepen the understanding of vehicle active suspension control methods and strategies and related researches，the fuzzy control in automotive active suspension system was described as an example in this paper .

Key words : active suspension, fuzzy Control, control strategy

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目 录

前 言 ........................................................................................................................................ 1 1车辆悬架概述 ......................................................................................................................... 2

1.1车辆悬架的定义、作用及性能要求 .......................................................................... 2

1.1.1车辆悬架的定义 ............................................................................................... 2 1.1.2车辆悬架的作用 ............................................................................................... 2 1.1.3车辆悬架系统的性能要求 ............................................................................... 3 1.2车辆悬架的组成 .......................................................................................................... 3

1.2.1弹簧 ................................................................................................................... 3 1.2.2减震器 ............................................................................................................... 4 1.2.3稳定杆 ............................................................................................................... 4 1.3车辆悬架的类型 .......................................................................................................... 4

1.3.1被动悬架 ........................................................................................................... 5 1.3.2半主动悬架 ....................................................................................................... 5 1.3.3主动悬架 ........................................................................................................... 6 1.3.4主动悬架的优点 ............................................................................................... 7 1.3.5主动悬架主要元件及工作原理 ....................................................................... 8 1.4主动悬架的控制功能 ........................................................................................ 11 1.4.1车速路面感应控制 ......................................................................................... 11 1.4.2车身姿态控制 ................................................................................................. 12 1.4.3车身高度控制 ................................................................................................. 13 1.5主动悬架研究与发展状况 ........................................................................................ 14

1.5.1主动悬架的研究现状 ..................................................................................... 14 1.5.2主动悬架发展状况 ......................................................................................... 15

2主动悬架控制及策略 ........................................................................................................... 18

2.1自适应控制 ................................................................................................................ 18 2.2神经网络控制 ............................................................................................................ 19 2.3 PID控制 .................................................................................................................... 20 2.4最优控制 .................................................................................................................... 22 2.5鲁棒控制 .................................................................................................................... 24 2.6遗传算法 .................................................................................................................... 24 2.7复合控制 .................................................................................................................... 25 3模糊控制在主动悬架中的应用 ........................................................................................... 26

3.1模糊控制的技术原理 ................................................................................................ 26

3.1.1模糊控制系统的组成 ..................................................................................... 26

III

葛金龙：汽车主动悬架及控制方法的研究

3.1.2模糊控制基本原理 ......................................................................................... 27 3.1.3模糊控制器的结构设计 ................................................................................. 31

4总结 ....................................................................................................................................... 33 致 谢 ........................................................................................................................................ 34 参考文献 .................................................................................................................................. 35

山东交通学院毕业设计（论文）

前 言

随着汽车工业的发展，人们对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性提出了更高的要求，而车辆悬架决定和影响着车辆行驶的平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性。尽管国内外专家对车辆的悬架进行了大量的研究，但是传动的被动悬架由于自身固有的缺陷和弱点，不能很好地满足人们对汽车行驶的平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性的要求，因此，对主动悬架的研究便应市而出。

相比于传统的被动悬架，汽车主动悬架由于具有良好的车辆行驶平顺性，操纵稳定性和乘坐舒适性及控制车身运动的特点近年来备受关注，并且得到了巨大的发展，人们开始越来越多的关注主动悬架，与此同时，由于各种新型控制方法和计算机技术的迅速发展，以及人们对振动的控制水平的不断提高，为提高汽车主动悬架系统性能，完善主动悬架的控制方法开辟了一条崭新的途径。随着控制理论、电子技术、计算机技术、测控技术、机械动力学等学科领域的快速发展，主动悬架及控制方法得到了前所未有迅速发展并逐渐应用于轿车之上。特别是信息科学中对模糊控制、自适应控制、最优控制、以及人工神经网络等智能控制的研究，不仅在理论上取得了巨大的成绩，同时已开始已经推广应用于汽车悬架系统的振动控制，使汽车主动悬架系统的控制技术得到快速的发展。随着汽车结构和功能的不断完善和改进，研究汽车振动，设计新型悬架系统，从而将汽车的振动控制到最低水平是提高现代汽车品质的一项重要措施。因此，汽车悬架的控制技术也必将成为未来汽车研究的一个重要方向之一。

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