汽车智能悬架系统精要.ppt

基于MRD的汽车智能悬架系统 目录 项目背景 项目背景 项目背景 项目背景 汽车悬架简介 汽车悬架简介 汽车悬架简介 悬架的种类和工作原理 汽车悬架简介 悬架的种类和工作原理 悬架的种类和工作原理 悬架的种类和工作原理 悬架的种类和工作原理 被动悬架 半主动悬架 半主动悬架 主动悬架 油液阻尼器和磁流变阻尼器对比 磁流变减振器的优点 MR智能减振与标准减振的减振效果比较 磁流变液的研究现状 磁流变减振器的研究现状 磁流变减振器的工作原理 课题组现阶段研究成果 课题组后期研究方向 课题组后期研究方向 课题组后期研究方向 课题组后期研究方向 基于磁流变减振器的智能控制系统 悬架系统经典控制策略 悬架系统减振性能评价指标 汽车悬架的前沿智能控制策略 汽车悬架的智能控制系统的实现 汽车悬架的智能控制系统的实现 传感器的设定 控制系统的硬件组成 课题组后期研究方向 课题组后期研究方向 课题组后期研究方向 1、通过对振动能量的采集及利用，有效地避免了磁流变减振器对电能的依赖，使磁流变减振器在电能难以保证的环境中也能应用。 2、通过将状态自感知模块集成到磁流变减振器中，在采集能量的同时能对磁流变减振器工作状态参数的提取，极大地提高了系统的可靠性，大幅降低了传感系统的成本，为推广磁流变技术具有重要的意义。 3、通过集成到磁流变减振器中的控制模块，根据磁流变减振器所处的状态，自适应地调节输出的阻尼力，从而提高了磁流变减振系统的自适应能力。 4、本发明结构比较紧凑，使传感、控制、供电以及驱动为一体，可极大地提高系统的可靠性、降低系统的成本，与现有的磁流变减振系统比较，因此具有比较高的性价比。 磁流变智能悬架减振过程控制示意图 被控对象的振动响应信息被传入控制器，控制器根据预先设定的控制规律改变阻尼通 道内磁流变液的磁场强度，产生不同屈服应力和表观黏度系数，由此控制阻尼力，进而达 到汽车悬架智能减振的目的。 目前应用于悬架控制的理论涉及到几乎所有先进的控制方法和策略，概括起来主要有： 天棚阻尼控制、最优控制、预测控制、模糊控制、鲁棒控制、自适应控制、神经网络控制、 复合控制等。 天棚控制策略和地棚控制策略对比分析 skyhook阻尼控制策略能够大幅降低车身垂向振动加速度，而且有良好的鲁棒性。其所需测试仪器少，控制算法简单，因而是目前研究最多，也是应用最多的方法。单一的天棚阻尼控制提高了舒适性，却没有解决好操纵稳定性问题，根据天棚阻尼控制提出的地棚阻尼控制是以非簧载质量为控制对象的一种控制策略，与天棚刚好相反。综合天棚和地棚阻尼控制的优点而产生的混合阻尼控制算法，可以兼顾平顺性和操纵稳定性的要求，目前产业化的半主动悬架系统中采用的控制策略大都是基于skyhook理论的阻尼控制策略。 车辆减振系统的性能好坏有三个评价指标:车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动载荷。车身垂直加速度直接反映车辆行驶的平顺性。平顺性评价方法有主观评价和客观评价方法，主观评价方法根据个人感觉的不同,因人而异,平顺性的好坏难以判断；客观评价方法中常用的车身垂直加速度的幅值及其均方根值。悬架动位移太大会撞击限位块,严重情况下会击穿悬架,同时会改变车轮定位参数,使汽车的平顺性和操纵稳定性变差，悬架动位移过小会向车身传递更多的冲击,使乘坐舒适性变差。轮胎动载荷关系到轮胎的接地性,因此也是悬架性能的一个评价指标，片面地追求乘坐舒适性会增大轮胎的动载荷,当动载荷变化的幅值大于静载荷时(大于1)时,会使轮胎发生“轮跳”现象,影响汽车的接地安全性和操纵稳定性。 有关仿真结果表明,反映车辆平顺性的车身垂直加速度与反映操纵稳定性的轮胎动载荷是相互矛盾的,车身垂直加速度减小,相应的轮胎动载荷增大,反之亦然,但轮胎动载荷增大幅度小于车身加速度降低的幅度。因此，在保证操纵稳定性的前提下,适当的调节减振器阻尼特性，可以有效提高车辆行驶的平顺性。 由于汽车悬架智能控制系统具有非线性、迟滞性和饱和特性,难以用精确的数学模型描述。因此,采用常规的线性控制方法,难以达到良好的控制效果。模糊控制具有建模简单、控制精度高和非线性适应性强等优点,相对于传统的PID控制,模糊控制具有响应快、超调小和鲁棒性强等特点,可以获得良好的控制效果。但由于受到控制器存储量的限制,模糊规则的划分只能是有限的,不可能无限细分下去,从而限制了模糊控制的精度,控制性能比较粗糙。因此,我们提出了将传统的PID控制与模糊控制相结合构成模糊PID控制,并通过研究模糊PID的控制原理和实验仿真分析验证该控制策略的有效性与可行性。 模糊PID控制原理图