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原文传递基于磁流变减振支柱的主动悬架混合模糊控制研究

论文题名：	基于磁流变减振支柱的主动悬架混合模糊控制研究
关键词：	主动悬架;磁流变材料;减振支柱;模糊控制;模式切换
摘要：	随着人们对驾驶体验要求的提高，主动悬架成为汽车领域的研究热点。空气主动悬架作为主动悬架的一种，可以兼顾车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。然而，空气主动悬架采用刚度分级调控，且调节的目的主要是控制车身高度，这限制了其提高减振性能的能力。为了在不改变车身高度的前提下实现无级调控刚度，对空气主动悬架的减振支柱展开研究。本文将设计的磁流变减振支柱作为主动悬架的执行器，并针对主动悬架设计了基于混合模糊控制的多目标控制策略，在保证乘坐舒适性的同时，改善操纵稳定性。论文主要研究工作如下：　　首先，提出了磁流变材料与空气主动悬架减振支柱结合的设计方案，确定减振支柱结构参数。根据设计方案制作样机，进行台架试验，测试样机的阻尼特性和刚度特性，验证样机性能。　　其次，建立了悬架系统的数学模型，分别建立减振支柱减振单元和弹性单元的数学模型，并根据试验得到的数据对减振支柱的数学模型进行参数辨识，根据辨识结果建立准确的数学模型。此外，建立了路面输入模型和整车悬架动力学模型，为后续主动悬架控制奠定基础。　　再次，设计了基于混合模糊控制的多目标控制策略，根据控制目标将悬架控制分为舒适模式、安全模式和性能模式三种控制模式，设计了切换控制系统以及四个控制不同悬架指标的模糊控制器，根据控制模式的需求选择模糊控制器，并通过遗传算法计算模糊控制器之间的协调系数，从而得到可以同时优化多个指标的作用力。通过刚度控制器求解所处工况下的最优刚度，达到刚度无级调控的目的。　　最后，验证基于混合模糊控制的多目标控制策略的控制性能以及悬架刚度无级调控的优势，利用Simulink与Carsim联合仿真，分别进行了随机路面输入工况、冲击路面输入工况、紧急制动工况以及双移线工况四种工况仿真，分析控制策略在多种工况下的控制效果。仿真结果表明：与单独垂向模糊控制相比，多目标控制策略处于舒适模式时由于刚度控制器的参与，减振能力得到提高，在随机路面输入工况下车身垂向加速度均方根值降低了13.0%；多目标控制策略处于安全模式时车辆有良好的操纵稳定性，随机路面输入工况下车身侧倾角加速度和右前轮动载荷均方根值分别降低了16.3%、17.6%；多目标控制策略处于性能模式时抑制车身变化的效果良好，冲击路面下车身俯仰角加速度和车身侧倾角加速度的均方根值分别降低了14.9%、9.91%，提高了悬架抑制车身的俯仰运动和侧倾运动的能力；紧急制动工况下车身俯仰角加速度均方根值降低了13.3%，提高了抑制车身俯仰运动的能力；双移线工况下车身侧倾角加速度均方根值降低了23.4%，提高了抑制车身侧倾运动的能力。研究结果表明，基于混合模糊控制的多目标控制策略在不同工况下可以兼顾车辆的舒适性和操纵稳定性。
作者：	张智宇
专业：	车辆工程
导师：	黄晨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2021