汽车悬挂系统的减振仿真研究..doc

汽车悬挂系统的减振仿真研究 摘要: 对汽车的主动悬挂系统和被动悬挂系统的特点进行了分析对比, 并以主动悬挂系统为研究 对象, 建立了基于 1/ 4 车辆动力学模型, 应用最优控制理论进行了二次型最优控制器设计, 并用 MAT LAB/ SIMUL INK 软件进行 1/ 4 车辆悬挂系统仿真分析, 仿真结果表明, 采用最优控制方法 的主动悬挂系统可以较好地改善车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性。由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:二二壹五八玖一壹五一，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要. 关键词: 主动悬挂; 线性最优控制理论; 仿真; MAT LAB/ SIMU LINK 中图分类号: U463. 33 文献标识码: A 文章编号: 1672- 1616( 2010) 03- 0047- 03  悬挂系统是指车身与车轴之间连接的所有组 合体零件的总称, 悬挂系统直接影响着汽车的安全 性、稳定性和舒适性, 是汽车的重要组成部分之一。 汽车悬挂系统按有无外加能源供给, 可分为主动悬 挂系统和被动悬挂系统 [ 1] 。本文对主动悬挂系统 和被动悬挂系统的特点进行了对比分析, 并进一步 以主动悬挂系统为研究 对象, 结合 车辆动力学原 理, 推导了一种基于最优控制理论的主动悬架控制 方法。 图 1 主、被动悬挂系统结构示意图 个正比于绝对速 度负值的主动 力[ 2] , 就可以 无需 对系统做较大的变化来实现一个优质的隔振系统。  1  主、被动悬挂系统减振特点分析 图 1 中 k 2 为被动悬挂系统的悬挂刚度, c1 为  2  基于线性最优控制理论的汽车主 动悬挂系统控制方法研究 悬挂系统的阻尼系数, m 为车身质量。图 1( a) 所 示的悬挂系统称为被动悬挂系统, 这种悬挂系统没 有能源供给装置, 且该装置的弹性阻尼系数是不变 的, 阻尼与质量 m 的速度有关, 因此在振动过程中 由上文分析可知, 结构简单和工作可靠是无源 被动减振的主要优点, 然而它的减振效果是很有限 的[ 3] 。鉴于此, 有 必要对主动悬 挂系统作进一 步 的研究。 阻尼会消耗振动系统的 能量, 从而 起到减振的作 2. 1 控制方法的选择 用。被动悬挂系统有以下特点: 悬挂系统支撑车身 质量并随路面运动, 为了支撑车身质量, 这时需要 一个阻尼系数很大的 硬悬挂 ; 隔绝随机路面不平 控制方法是主动悬挂系统的核心技术之一, 国 内外学者提出了自适应控制、预见控制、滑模控制、 自校正控制、最优控制理论、模糊控制和神经网络 度对汽车的扰动, 显然, 这时为了隔绝因路面不平 控制等方法[ 4~ 6] 。其中最优控制理论基础比较完 而引起的颠簸, 悬挂支撑需要一个阻尼系数很小的 软悬挂 , 但是当阻尼系数很小时, 车身很容易出 现共振现象。由此可知, 被动悬挂系统在解决这两 个矛盾时, 显得力不从心。 图 1( b) 所示的悬挂称为主动悬挂系统, 它是 由传感器、控制器和执行器组成的, 如果控制器能 善, 其最大优点是不必根据要求的性能指标确定系 统闭环极点的位置, 只需根据系统的响应曲线找出 合适的状态变量和控制变量的加权矩阵, 使系统性 能指标函数即目标函数 J 最小。 主动悬挂系统的状态方程大多具有线性形式: x = Ax + Bv 通过传感器的信号而发出指令, 使发生器能产生一 式中: A 为 n n 系统矩阵; B 为 n r 控制矩阵; x  收稿日期: 2009- 09- 28 作者简介: 袁海涛( 1981- ) , 男, 河北邯郸人, 昆明理工大学硕士研究生, 主要研究方向为系统动力学。 48  2010 年 2 月  中国制造业信息化  第 39 卷  第 3 期  为 n 维状态矢量; v 为 r 维控制矢量。加约束后性  由此可得出系统的状态方程为 能指标函数 J 为: x = Ax + Bu + Ew ( 2) t 2 J = t 1 式中: Q 为状态变量的加权矩阵; R 为控制变量的 加权矩阵; N 为交叉项的权重。这里应注意: 要求 系统为线性定常系统, 且要求系统完全能控; 优化 式中: A =  -  0 0 k 1 m 1  0 1 0 0 0 0  0 1 0  , 后的闭环系统是渐近稳定的。 2. 2 主 动悬挂系统动力 学方程 的建立 及线 性 二次型最优控制