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汽车主动悬架控制策略研究及分析
| 论文题名： | 汽车主动悬架控制策略研究及分析 |
| 关键词： | 汽车主动悬架;控制策略;模糊PID控制器;仿真验证 |
| 摘要： | 悬架系统是车辆运动系统中一个重要的组成部分，悬架系统的好与坏将直接影响到车辆的各项行驶性能。如今车辆上应用最为广泛的悬架就是被动悬架，虽然被动悬架在一定程度上改善了车辆的各项性能指标，但是由于其结构参数的固定，使其不能随车辆行驶过程中外界条件和车辆状态的改变而自动变化，这大大制约了它潜在的应用性。而系统参数随时可以变化的主动悬架将成为未来车辆悬架的主要应用方向，所以对主动悬架进行深入研究是具有深刻的现实意义和广阔的应用前景。主动悬架技术的核心是控制策略，因此本文针对这个方面的不足，对其进行系统的研究。 通过对三种不同控制方案的悬架进行介绍、对比、分析，从而选择对主动悬架进行研究。而主动悬架的核心部分就是其控制部分，所以研究主动悬架控制策略是本文的重点。对各种悬架控制策略进行系统认真的研究分析后，再针对汽车悬架系统的动态特性，将现代控制理论运用于主动悬架，提出一种新型策略即模糊PID控制策略。该控制策略融合了PID控制理论和模糊控制理论的优点，从而使主动悬架系统的各项性能有所提高。 利用牛顿运动定律，以四分之一车辆模型为研究基础，建立两自由度的车辆力学模型及数学模型。依据不同的控制原理分别设计了被动悬架控制器、主动悬架PID控制器和主动悬架模糊PID控制器，并通过MATLAB/Simulink软件构建出实现以上控制策略的主动悬架控制仿真模型。同时建立起积分白噪声形式的路面输入仿真模型。 通过仿真结果的对比分析得出，采用模糊PID控制策略与其它形势控制策略相比较，在对主动悬架进行控制方面显得更合理、更有效。模糊PID控制与单纯PID控制相比，该控制方式对车身动挠度、相对动载荷、动行程以及垂直加速度的控制效果都有很大的提高，并使车辆加速度变化相对平缓。从仿真结果还可以看出，该控制方式鲁棒性强，更适合汽车悬架这种非线性、时变系统。 本文针对车辆悬架这种时变、非线性的复杂系统，首次提出将模糊控制理论和PID控制理论经过有机结合后运用于主动悬架控制，并通过仿真验证的方法证实了其可行性及有效性。 |
| 作者： | 张俊峰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 阎树田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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