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车辆SAS与EPS集成系统的稳定性分析及模糊PID控制研究
| 论文题名： | 车辆SAS与EPS集成系统的稳定性分析及模糊PID控制研究 |
| 关键词： | 汽车设计;汽车底盘;自适应控制;汽车平顺性 |
| 摘要： | 汽车底盘集成控制是近些年来汽车工程技术领域的一个新的研究热点，其内涵正随着现代控制理论、微型计算机及计算机仿真、现代电子、车辆线控、新型传感器及其信息融合等先进技术的发展而不断丰富，并将成为汽车底盘控制的一种必然趋势。悬架和转向是汽车底盘两个重要子系统，影响着汽车行驶平顺性、安全性、操纵稳定性等动力学性能，并且它们之间存在着一定的耦合作用，彼此间相互影响。然而半主动悬架(SAS)与电动助力转向(EPS)系统以简单形式的叠加对汽车进行单独控制，不能消除它们之间耦合的影响，难以提高整车综合性能，因此需要对悬架与转向进行集成控制。 本文分析了悬架和转向系统之间的耦合关系，建立半主动悬架与电动助力转向集成控制系统的数学模型，分析集成系统的稳定性，运用PID控制和模糊控制理论，对SAS与EPS的集成控制系统进行一定理论和试验探索性研究。首先，从汽车系统动力学的角度对汽车在转向工况下进行受力和运动分析，分析半主动悬架和EPS系统对车身姿态的影响，建立包括悬架、转向、轮胎和路面输入在内的整车集成动力学控制模型，很好地反应了汽车在此工况下的侧倾、俯仰、横摆和垂直运动，在此基础上，推导系统的状态方程，并运用Lyapunov稳定性判据对系统进行了稳定性判定，且进一步地分析汽车总质量、悬架刚度、横向稳定杆刚度、轮胎刚度及轮胎侧偏刚度变化对稳定性的影响。其次，提出一种模糊PID集成控制策略，构建SAS与EPS模糊PID集成控制系统，并在Matlab7.0/Simulink6.0环境中，对集成控制系统进行了转向盘角阶跃和角脉冲输入的仿真。仿真结果表明：所设计的集成控制系统与单独控制系统相比，汽车的操纵稳定性、平顺性、行驶安全性等性能均得到了进一步的改善，优化汽车在行驶过程中的整车动态性能。最后，基于EasyARM2131开发板平台，进行软硬件设计，开发以LPC2131为微处理器的SAS与EPS集成系统的电子控制单元。为了从试验的角度验证理论和仿真分析的正确性，以某微型轿车为试验平台，设计试验系统，并进行以下实车道路试验：随机输入行驶试验、脉冲输入行驶试验、转向盘转角阶跃输入试验、转向盘转角脉冲输入、转向轻便性试验。 研究结果表明，仿真计算与试验基本吻合，验证所建模型和控制策略的正确性，有效性。因此，SAS与EPS集成控制系统克服了二者单独控制的不足，使SAS与EPS系统协调工作，较好地改善了汽车在行驶中的综合动态性能，同时为汽车底盘集成控制进一步研究提供了一定的理论参考和工程实践经验的积累。 |
| 作者： | 陈柏林 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 陈龙;江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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