汽车主动悬架控制策略的研究-必读.pdf

102 2012年 11月 中国制造业信息化 第4l卷 第2l期 汽车主动悬架控制策略的研究 柴 牧，董恩国，李振兴 (天津职业技术师范大学 汽车与交通学院，天津 300222) 摘要：为比较最优控制、模糊控制和 PID控制在主动悬架控制 中的控制效果，设计 了不同控制方 法下的主动悬架控制器，利用ADAMS虚拟样机软件建立简化后的 1／4车辆主动悬架机械模型， 并和MATLAB／Simulink进行联合仿真分析，对仿真结果进行 比较，指出了不同控制方法的优缺 点。 关键词：主动悬架；最优控制；模糊控制；PID控制；联合仿真 中图分类号：U463．33 文献标识码 ：A 文章编号：1672—1616(2012)21-0102一o4 悬架是汽车的重要组成部分，是连接车架与车 桥或车轮间一切传力装置的总成。它能够吸收、缓 和路面传来的振动和冲击，对汽车的平顺性、操纵 稳定性、通过性等都有很大的影响。传统的被动悬 架阻尼和刚度一般按经验值设定，其结构参数不能 随外界条件变化，只能在某种工况下达到性能最 优。而主动悬架能够根据路面情况和汽车的运行 图 1 1／4／车辆主动悬架模 型 状况进行反馈控制，使汽车在任何行驶状况下都具 为了研究方便，采用一个带有滤波 白噪声作为 有 良好的性能。 路面输人模型，其表达式为： 主动悬架的设计关键就是寻求一种控制算法， = 一 2~fox(t)+2竹、／G／0 60(t) (3) 目前人们 已经提出了许多控制算法…，并 已成功 式中： 为路面不平度系数；Uo为车辆前进速度 ； 应用到主动悬架控制系统中。本文将在二 自由度 为下截止频率；to(t)为输入 白噪声。 1／4车辆模型的基础上，采用最优控制、模糊控制 将系统运动方程和路面输入方程改写成矩阵 及 PID控制方法对悬架系统进行控制，利用虚拟样 形式，可得到系统空间状态方程 ： 机软件ADAMS建立了主动悬架的机械模型，并和 (￡)=AX(t)+BU(t)+FW(t) (4) MATLAB／Simulink进行联合仿真研究，最后分析这 式中： 3种控制方法在主动悬架控制中的优缺点。 0 0 堕 0 1 m b m h m b 1 主动悬架模型的建立 0 o 生 k． l m w m m w B= m w 由二 自由度 1／4车辆模型 (如图 1所示)，根 A ， 据牛顿定律，得出系统的运动方程 ： l 0 0 0 0 0 mbb(t)= (t)一k[b(t)一 (t)] (1) 0 1 O 0 O 0 O 0 0 0 一 2 O ，n (t)=一U (￡)+k[b(t)一 (t)]一k[ (t)一 (t)] (2) 0 式中：m 为簧载质量；m 为车轮质量； 为悬架刚 0 度；为轮胎刚度；‰为车身垂向位移； 为车轮垂