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汽车悬架与四轮转向系统的综合控制研究
| 论文题名： | 汽车悬架与四轮转向系统的综合控制研究 |
| 关键词： | 主动悬架;四轮转向;虚拟样机;统一数学模型;最优控制;汽车 |
| 摘要： | 汽车是由多个总成组成的复杂系统，针对其中某个特定子系统单一目标独立控制的研究已在一定程度上得到开展。但是，如何协调各控制系统，减少相互干扰，同时提高汽车的多性能目标成为研究的热点。本文通过对车辆底盘系统中的主要组成部分——悬架和转向系统，对车辆操稳性和平顺性的影响分析，结合最优控制理论，对悬架和四轮转向系统的综合控制技术进行了研究。 文章首先从理论上探讨了悬架系统和四轮转向系统综合控制的可能性与必然趋势。分别针对悬架系统和四轮转向系统建立了2自由度1/4车模型、7自由度整车模型和二自由度转向模型。以转向影响因素分析，垂向和侧向运动相互影响分析为基础，提出了可用于悬架与四轮转向综合研究的，包含车身垂直、俯仰、侧倾、横摆、侧向和纵向运动6个自由度，前后左右非悬挂部分4个垂向自由度和四个转向车轮转角自由度，共14自由度的统一数学模型。利用虚拟样机模型，进行了模型参数提取，并对统一数学模型进行了仿真试验验证。 通过对统一数学模型解耦分析，以提高车辆平顺性和操纵稳定性为目标，使用最优控制理论，提出了对车辆进行有效控制的主动悬架与四轮转向系统综合控制方案。并且采用虚拟样机技术，模拟具有非线性和参数不确定性的实际车辆，利用ADAMS&Matlab/Simulink联合仿真，在各种工况下对控制器作用下的车辆整体性能做了分析与评价。 研究表明，悬架的特性不但对车辆平顺性有直接的影响，而且通过侧倾转向效应间接地对转向运动产生作用；转向系统在影响车辆转向性能的同时，也影响着车辆的侧倾运动，进而对平顺性产生部分影响。主动悬架控制中的主动侧倾控制，在车辆转弯或受到侧向力作用的时候能够减小车身侧倾，进而通过控制侧倾转向角，间接地控制车辆的转向运动；主动悬架能够弥补四轮转向控制对车辆平顺性作用的不足，而且通过对车轮动载荷的控制，改善对转向影响较大的轮胎特性变化。四轮转向系统通过对横摆角速度调节，能够对车辆转向运动进行有效控制，弥补主动悬架在转向控制中的有限作用，使车辆转弯时的质心侧偏角接近零，改善车辆的循迹性能，并且提高转向时的行驶安全性。 汽车底盘综合控制是一种将车辆作为一个有机整体的系统化技术，将主动悬架与四轮转向结合，能够相互协调、取长补短。理论分析与仿真试验表明，悬架与四轮转向综合控制，能够对车辆的平顺性和操纵稳定性同时产生积极的影响。 |
| 作者： | 符浩翔 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 邓兆祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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