半主动悬架研讨.ppt

半主动悬架ＰＩＤ控制的研究和优化 引言 悬架系统作为车辆的重要组成部分，能够缓冲路面冲击、衰减由路面不平引起的车身振动等。传统的被动悬架因为阻尼、刚度不可调很难满足汽车性能的改善，主动悬架又由于其造价高，结构复杂而不能广泛使用。介于两者之间的半主动悬架就因为阻尼可调，造价又不高且性能又与主动悬架接近而得到汽车行业大力发展。半主动悬架的设计关键是其控制方法策略。ＰＩＤ控制是经典控制理论之一，由于其算法简单，可靠性高的特点，被广泛应用与工业控制中，同样适用汽车悬架的半主动控制中。但是它的参数主要是人工调整，具有很大的主观性，也不能保证过的最优的性能。因此，提出利用粒子群算法全局有哪些信誉好的足球投注网站能力对ＰＩＤ控制的３个参数进行整定，通过仿真实验和对比分析，来验证方法的有效性。 2.二自由度１／４半主动悬架系统模型的建立 二自由度1/4半主动悬架模型能够反映出汽车在垂直方向上的振动，并且能够表现悬架的动态性能指标（车身垂直加速度、悬架动挠度及轮胎动载荷）。 其中ms为簧载质量, ｍｕ为非簧载质量， ks为悬架弹簧刚度， kt为轮胎刚度， f为阻尼器的可调阻尼力, C0为被动阻尼系数， x1为簧载质量位移, x2为非簧载质量位移, ｘ３为路面输入。 ３半主动悬架的ＰＩＤ控制 ＰＩＤ控制器由比例单元（Ｐ）、积分单元（Ｉ）和微分单元（Ｄ）组成，又称为比例－积分－微分控制器，因其算法简单，可靠性高，使用过程中不需要精确的系统模型，而成为工业生产中应用广泛的控制器， 其数学表达式为式所示： 式中： e(t)是系统误差； Kp为比例系数， Ki为积分系数， Kd为微分系数， 分别是对系统误差信号及其积分与微分量的加权，控制器通过这样的加权就可以计算出控制信号，驱动受控对象。如果控制器设计合理，那么控制信号将能使误差超减小的方向变化，达到控制的要求。 根据PID控制原理，以车身垂直加速度作为控制对象，以尽量减小车身垂直加速度为目的，采用车身加速度与参考加速度(设为０)之间的偏差作为控制器输入，半主动悬架系统的可调阻尼力作为系统输出。 ４粒子群对PID控制器的优化 算法的基本思想是随机初始化粒子群，而每一个粒子都代表问题的一个可行解，它有自己的位置和速度，粒子的优劣是由其对应一个适应度函数来评判，粒子在可行解的空间追踪当前有哪些信誉好的足球投注网站到的最优值，通过不断的迭代、有哪些信誉好的足球投注网站和更新自己的位置和速度来寻找全局最优解使适应度函数值最小。利用粒子算法这种并行全局有哪些信誉好的足球投注网站的能力可以实现对ＰＩＤ控制器参数的整定，寻找到最优值，使悬架系统的控制性能达到最佳。 对于粒子群优化半主动悬架ＰＩＤ控制来讲，采用最影响车辆乘坐舒适性和操作稳定性的悬架的３个性能指标：车身垂向加速度ｘ１２、悬架动挠度 （ｘ１－ｘ２）、轮胎动位移（ｘ２－ｘ３）作为算法的粒子的个体。由于它们的单位以及数量级不一致，因此将其除以响应的被动悬架性能指标值，得到粒子群算法的适应度函数值。 １）产生粒子群。粒子群的有哪些信誉好的足球投注网站空间为三维，每个粒子的位置为 ，根据ＰＩＤ控制器参数整定的经验，将３个参数的取值范围设定为［１，１００］。 ２）将群体中每个个体一次赋值给ＰＩＤ控制器的参数，然后运行控制系统的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，得到该组粒子参数对应的ＰＩＤ控制力及对应的悬架性能指标。 ３）根据式（４）求出种群中各个体的适应度函数值，判断其是否满足粒子群算法的终止条件，达到全局最优位置切满足最小界限。若满足，则退出粒子群算法，并得到最优个体，输出悬架的最佳性能；若不满足，则根据式（５）更新粒子的位置和速度，转置步骤２）。 ５　仿真结果与分析 仿真采用的悬架参数 表明结果表明粒子群优化的ＰＩＤ控制的半主动悬架的汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性得到了很大的提高，验证了本文所设计的粒子群优化ＰＩＤ控制方法的有效性和可行性 ６　结　论 利用粒子群算法的并行全局有哪些信誉好的足球投注网站能力，以最大改善汽车悬架系统的性能为目标对ＰＩＤ控制参数进行全面的整定和优化，克服了ＰＩＤ控制中的主观性和未能保证达到最优的缺点。 同种仿真条件下在 ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的仿真结果表明，基于粒子群优化的ＰＩＤ控制的汽车半主动悬架系统比被动悬架系统和传统ＰＩＤ控制的半主动悬架系统更有效的降低车身垂直加速度，减小轮胎动载荷，从而提高了汽车的平顺性和操纵稳定性，从而验证了粒子群算法对ＰＩＤ控制优化的有效性，提高了ＰＩＤ控制器的准确性和控制性能。 * * * 式中：ｒｍｓ代表均方根值， ｘ１ｐ， ｘ１ｐ－ｘ２ｐ， ｘ２ｐ－ｘ３ｐ 分别代表被动悬架的车身垂直加速度、悬架动挠度、轮胎动位移。 Ｘｉ 代表ＰＩＤ参数矩阵 粒子在 搜 索 空 间 中 的 速 度 和 位 置 ｖ表示粒子的速度， ω是惯性因子， ｃ１、ｃ２为加速常数， ｒ１、ｒ２为［０，１］内的随机数， Ｐｉ是粒