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基于分数阶控制器的汽车空气悬架动态特性研究
| 论文题名： | 基于分数阶控制器的汽车空气悬架动态特性研究 |
| 关键词： | 汽车空气悬架;分数阶控制器;动态特性;行驶平顺性;乘坐舒适性 |
| 摘要： | 在人们日常出行所使用交通工具中，汽车是最常用、最便捷的交通工具。随着生活品质的提升，人们对汽车的行驶平顺性以及乘坐舒适性的要求变得越来越高，汽车行驶性能与悬架性能密不可分。本文以提升汽车行驶平顺性以及乘坐舒适性为目标，建立随机路面输入模型，设计分数阶PIλDμ控制器。 本文参照某型号的空气弹簧，建立1/4车模型以及1/2车模型，并且建立1/4车模型Simulink仿真模型以及1/2车模型Simulink仿真模型，建立路面输入模型。在设计分数阶PIλDμ控制器的过程中，由于分数阶PIλDμ控制器中的参数过多，并且分数阶PIλDμ控制器中参数的选择合适与否对于控制器的性能起到决定性因素，固本文引入粒子群优化算法，根据悬架的性能指标建立目标函数，利用粒子群优化算法优化分数阶PIλDμ控制器中的参数。将设计完成的分数阶PIλDμ控制器应用到1/4车主动悬架模型以及1/2车主动悬架模型上，并将主动悬架模型的性能指标与被动悬架模型的性能指标进行对比。仿真结果表明分数阶PIλDμ控制器控制1/4车主动悬架模型与1/4车被动悬架模型相比较，簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动位移均有很大改善。分数阶PIλDμ控制器控制的1/2车主动悬架模型与1/2车被动悬架模型相比较，质心加速度、前轮胎动位移以及后轮胎动位移有了明显的提高，但是由于悬架各个性能指标之间存在矛盾关系，1/2车主动悬架模型中质心俯仰角加速度、前悬架动行程以及后悬架动行程相比较于1/2车被动悬架模型较差。 为了检验本文设计的分数阶PIλDμ控制器以及仿真的合理性，搭载实物振动试验台，振动试验台通过振动能够模拟路面输入，振动试验台的振动频率能够改变，从而能够模拟汽车的垂向运动。在实验时，采用分数阶PIλDμ控制器控制的主动悬架与被动悬架进行比较分析，记录下悬架的性能指标信号，计算分析分数阶PIλDμ控制对空气悬架性能指标的改善程度。仿真结果与试验结果都表明，与被动悬架相比较，采用分数阶PIλDμ控制器控制的空气悬架性能有很大提升，簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动载荷与被动悬架相比较有了很大的改善，因此分数阶PIλDμ控制器能够提升汽车的行驶平顺性以及乘坐舒适性。 |
| 作者： | 苏立庆 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 詹长书 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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