科技创新一种基于单神经元PID控制策略的汽车主动悬架系统研究.pdf

2013年 7月 机械设计与制造工程 Ju1．2013 第42卷 第7期 MachineDesignandMnaufacturingEn~neefing Vo1．42No．7 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．07．015 一 种基于单神经元 PID控制策略的 汽车主动悬架系统研究 方振龙 (长春职业技术学院工程分院，吉林 长春 130000) 摘要：为了进一步提高汽车行驶过程中的平顺性和操纵稳定性，采用主动悬架取代被动悬架。而 对于主动悬架这样一个典型的多变量、不确定性复杂系统的研究，关键 问题就是控制策略的选 取。针对 目前主动悬架控制策略中存在的问题，本着简单、有效的原则，提出了将一种单神经元 PID控制策略应用于汽车主动悬架系统中。研究结果表明，与其他控制策略相比，单神经元PID 控制策略可靠，更具优越性。 关键词：主动悬架；单神经元PID；仿真分析 中图分类号：TH122 文献标识码 ：A 文章编号：2095—509X(2013)07—0055—04 悬架是汽车的重要组成部分，它对汽车的动态 动产生作用力，主动抑制车体的运动，使悬架始终 特性有着十分重要的影响。与被动悬架相比，主动 处于最优减振状态。其结构如图2所示。 悬架能提高汽车行驶过程中的平顺性与操纵稳定 性，有利于进一步提高汽车的性能。近年来国内外 研究人员对汽车主动悬架进行了大量的研究工作， 以寻求一种能够为汽车提供 良好性能的控制规律。 现有的主动悬架控制方法往往过于复杂，或者是附 加条件过多，在应用上有一定的局限性。针对这一 要爨 问题，本文本着简单、有效的原则，把单神经元控制 图1 被动悬架 图2 主动悬架 策略应用于主动悬架控制系统，提出一种单神经元 PID控制策略…。 当路面输入发生变化时，微处理器接收到加速 度、位移等测量信息后，会产生控制信号，主动悬架 1 汽车悬架系统概述 的作动器就会根据控制信号产生相应大小的作用 1．1 被动悬架 力。因此，主动悬架可根据外界输入或车体本身状 被动悬架的结构如图l所示，它是一个基本的 态的变化进行 自适应调节，从而使汽车具有很好的 弹簧阻尼系统，是针对特定的路面状况和汽车运行 平顺性及可操纵性 。 工况设计的，是一种时不变系统。因为被动悬架系 统的参数在车辆行驶过程中无法 自动调节，不能适 2 主动悬架的数学模型 应环境的不断变化，因此被动悬架在工程应用中有 以1／4主动悬架模型为研究对象，其微分方程 一 定的局限性。 组为： 1．2 主动悬架 f，7I2 =k2(l一 2)+C(X1一 2)+， ，1、 为了克服被动悬架的缺点，FedrspielLabrosse m【1 2(2 1)+c( ) l(s 1) 教授提出了主动悬架的设计方案，即在机构中增加 式中：m。为车轮质量；m 为车身质量；i|}。为轮胎刚 了一个作动器，依靠外界供给的能量 ，由作动器主 度；Ii}为悬架刚度；c为悬架阻尼系数 为作动器的 收稿 日期 ：2013—04—24 作者简介：方振龙 (1976一)，男，吉林长春人，长春职业技术学院副教授，工程硕士，主要研究方向为机电一体化控制。