原文传递
车辆横向稳定杆参激特性及控制研究
| 论文题名： | 车辆横向稳定杆参激特性及控制研究 |
| 关键词： | 车辆横向稳定杆;模糊PID控制器;抗侧倾扭矩;侧倾稳定性;非线性动力学 |
| 摘要： | 随着车辆运行速度的不断增加以及人们对乘坐舒适性的要求越来越高，过度的车辆侧倾运动甚至会导致严重的侧倾事故，控制车辆的侧倾运动，提高车辆的侧倾稳定性是迫切需要解决的问题。横向稳定杆作为车辆的关键部位，齿轮传动系统作为横向稳定杆的组成部分之一，其特性的好坏直接关系到整体操纵稳定性和平顺性。由于时变啮合刚度、齿侧间隙等齿轮内部非线性因素的影响，车辆横向稳定杆齿轮传动系统表现出强非线性动力学行为，容易导致系统出现故障或不可控现象。因此，应用非线性动力学理论和智能控制理论来深入研究车辆横向稳定杆系统已成为国内外的热门课题之一。 主动横向稳定杆可以实时产生主动抗侧倾扭矩，以降低车辆侧倾角度和侧倾率。本文研究的车辆主动横向稳定杆系统采用磁阻电机作为执行机构，不仅具有结构简单、可靠性高、调速范围宽等优点，而且容易实现闭环控制。目前，在控制策略上PID控制仍然占据主导地位，但是传统的PID控制是线性控制器，用线性近似非线性，使用传统的PID控制器往往会达不到期望的控制效果。因此，本文将结合模糊逻辑、遗传算法，旨在设计出能提高车辆横向稳定杆系统控制性能的控制器，从而减小车身侧倾角，以改变车辆的侧倾趋势。本文的主要工作和成果如下： (1)以车辆横向稳定杆传动系统作为研究对象，依据拉格朗日-麦克斯韦方程建立了含有齿轮传动系统的时变啮合刚度、齿侧间隙等多种内部非线性因素的电机式主动横向稳定杆齿轮传动系统动力学模型。 (2)利用Runge-Kutta数值求解算法对车辆横向稳定杆传动系统非线性动力学微分方程进行求解，并借助系统响应的分岔图、相图等来研究齿轮内部激励对主动横向稳定杆传动系统稳定性的影响，以及系统运动形式的转化及演变过程。 (3)基于遗传算法优化的模糊PID控制器的设计与实现。首先分析了传统PID控制器，并作为参考。然后设计了一种优化隶属度函数和模糊规则的模糊PID控制器，并与参考PID控制器进行了比较。利用MATLAB/Simulink程序对控制策略的性能进行比较和仿真。为进一步验证所设计控制方法的有效性，设计并搭建电机对拖仿真试验平台来模拟车辆横向稳定杆在各种控制方法下的控制效果。 通过对车辆横向稳定杆系统非线性动力学特性的研究，得出了一些有价值的结论，如在齿轮内部激励的影响下系统出现了混沌和分岔的行为，这对于车辆横向稳定杆的控制器的设计提供了理论参考，有着更加现实的意义。 |
| 作者： | 刘瑞瑞 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 王立标;李津蓉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江科技学院 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
