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基于主动悬架的汽车典型工况仿真研究
| 论文题名： | 基于主动悬架的汽车典型工况仿真研究 |
| 关键词： | 空气悬架;最优控制;PID控制;轴距预瞄;汽车典型工况 |
| 摘要： | 汽车行驶在复杂的环境里,在行驶过程中汽车的车身姿态会不可避免的经常发生变化。即使在平坦的路面上,路面的凸起或凹坑都会使作用于车轮上的垂直反力起伏波动,产生振动与冲击;当车速以及工况(加速/制动、转向、直线行驶)发生变化时,也会对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性产生不利的影响,被动悬架很难使行驶平顺性和操纵稳定性同时达到最佳。而电控空气悬架在一定程度上能使悬架适应负荷状况,路面不平度和操纵情况的变化,使汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性同时达到最佳,故对不同行驶工况下装有电控空气悬架的汽车进行主动控制研究是有必要的。本文基于空气悬架,建立了直线行驶、加速/制动、转向行驶工况下的半车空气悬架系统模型,并在模型中加入不同控制策略的控制器,在Matlab/simulink环境下进行系统仿真分析,比较不同控制策略对车身姿态的控制,改善汽车的行驶平顺性和操纵稳定性的优劣。 首先,在阅读大量文献的基础上,简要叙述汽车电控空气悬架及车身姿态控制在国内外的发展和应用状况。基于车辆系统动力学理论,建立了基于空气悬架的1/4车辆模型说明空气悬架的工作原理,为建立不同工况下的半车空气悬架系统模型奠定基础。 其次,建立基于空气悬架的1/2车辆在直线行驶工况下的系统模型,并在模型中分别加入了最优控制器和PID控制器,仿真分析结果表明最优控制和PID控制空气悬架的综合性能均优于被动空气悬架,均能有效地改善汽车的行驶平顺性且最优控制空气悬架综合性能明显优越于PID控制空气悬架。 再次,基于空气悬架原理建立了加速/制动工况下半车空气悬架模型,并在模型中分别加入了最优控制器和轴距预瞄控制器,通过仿真比较分析,在加速/制动工况下最优控制和轴距预瞄控制空气悬架的综合性能均优于被动空气悬架。同时,在加速/制动工况下轴距预瞄控制空气悬架与最优控制空气悬架相比,轴距预瞄控制可以改善汽车性能,尤其是在抑制汽车后轮振动方面效果明显。 最后,基于空气悬架原理建立了转向工况下半车空气悬架模型,并在模型中加入了最优控制器,通过仿真比较分析了半车被动空气悬架和最优控制主动空气悬架在滤波白噪声路面激励、汽车前轮转角为15°的阶跃输入下的悬架性能指标。经对比分析,在转向工况下最优控制空气悬架的综合性能优于被动空气悬架,能有效地改善汽车在转向行驶中的平顺性、操纵稳定性和安全性。 |
| 作者： | 黄宇 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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