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EZMP在车辆俯仰与侧倾评价及主动悬架控制中的应用
| 论文题名： | EZMP在车辆俯仰与侧倾评价及主动悬架控制中的应用 |
| 关键词： | 汽车主动悬架;扩展零力矩点;俯仰评价;侧倾评价;多目标切换;模糊PID控制 |
| 摘要： | 汽车行驶过程中，驾驶操作及道路情况会使车身产生垂向、俯仰以及侧倾运动，无论对乘坐舒适性还是行驶安全性都有一定的影响。主动悬架可以控制车身运动，而如何设计控制器兼顾车身三个方向运动是研究的重点和难点。针对该难点，本文通过对主动悬架多目标切换控制策略进行研究，从而抑制车身运动。围绕该控制策略，主要做了如下的一些研究： 首先，分析了扩展零力矩点（EZMP）的优点，并将扩展零力矩点理论引入到车辆俯仰和侧倾稳定性评价体系中，推导出车辆俯仰和侧倾评价指标。考虑地形角度，定义车辆支撑多边形，对评价指标进行图形化分析，提出以该指标作为多目标切换控制策略的主要控制目标和切换控制主要判断条件，为控制策略的逻辑切换规则制定和控制参量输入提供了条件。简化侧倾评价指标，并与现有的两种评价指标进行对比分析，具有一致性，证明了该指标的正确性，并侧面验证了俯仰评价指标的正确性。 其次，以某SUV为研究对象，通过测量得到悬架和横向稳定杆相关参数，再结合其它已知相关参数，在ADAMS/Car中建立整车动力学模型。根据仿真工况的需要，在ADAMS/Car中建立C级路面模型和正弦波路面模型。车辆模型和路面模型的建立，为后续联合仿真验证多目标切换控制策略的有效性打下了基础。 然后，针对车身多方向运动控制器结构比较复杂、实际应用比较困难的问题，分别设计了垂向运动、侧倾运动和俯仰运动控制的模糊PID控制器，并提出基于俯仰和侧倾稳定性评价指标以及方向盘转角为判断条件，利用Stateflow建立系统切换控制模型，将切换控制系统模型与对应的三个模糊PID控制器模型联合运算，得到最终的多目标切换模糊PID控制器模型。对车辆不同行驶状态，采用切换控制目标的控制策略来解决该问题。 最后，简单介绍电磁直线作动器工作原理，以某教研团队定制的直线电机为例，建立其数学模型，并通过推力特性试验数据验证数学模型的准确性。基于ADAMS和MATLAB建立结合了整车模型、俯仰和侧倾评价指标模型、多目标切换模糊PID控制器模型以及作动器数学模型的联合仿真模型，并为联合仿真设计了C级路面直线行驶工况、平整路面双移线工况和加减速上下坡工况，仿真结果表明：与被动悬架相比，主动悬架显著抑制了车身垂向加速度、侧倾角、侧倾角速度、俯仰角、俯仰角速度、侧倾评价指标和俯仰评价指标这些参数的变化，俯仰和侧倾评价指标也能全面准确地评价车辆俯仰和侧倾特性。 |
| 作者： | 王万青 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 潘公宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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