毕业设计-汽车悬架控制策略的仿真研究

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1、第1章绪论11」悬架系统介绍11.1.1被动悬架11」.2主动悬架21」.3半主动悬架41.2课题硏究背景41.3主动悬架系统的发展和应用现状51.4主动悬架控制策略的研究51.4.1最优控制61.4.2自适应控制71.4.3模糊控制81.4.4神经网络控制81.5主动悬架的发展趋势81.6本课题的研究内容91.7小结10第2章主动悬架控制系统的力学建模112」常用基本车体模型介绍112.2路面模型的建立132.2.1路面不平度及其功率谱密度13222空间频率谱函数与吋间频率谱函数的转化152.2.3离散道路输入162.3悬架的动力学模型16231传统

2、被动悬架的1/4车体二自由度模型172.3.2基于主动悬架的1/4车体二自由度模型182.3.3基于主动悬架的整车七自由度建模202.4小结25第3章随机线性二次型最优控制器263.1M述263.2最优控制基本原理263.3系统可控、可观性分析283.3.1系统可控性283.3.2系统可观性293.4最优控制器的设计293.5小结31第4章仿真与分析324.1路面激励建模与仿真324.21/4车体二口由度被动悬架仿真建模344.31/4车体二自山度主动悬架建模与仿真354.4主动悬架整车七自由度建模仿真424.5小结50笫5章总结525.1全文总结52

3、5.2研究不足及展望53致谢54参考文献55附录1外文翻译错误！未定义书签。附录2原文影印件错误！未定义书签。第1章绪论1.1悬架系统介绍悬架是车身与车轮之间的一切传力连接装置的总称。汽车悬架的作用除了缓冲和吸收来自车轮的振动Z外，述要在汽车行驶过程小传递车轮与路面之间的摩擦力，在汽年转向时，悬架还要承受来自年身的侧向力，并在汽车起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动，提高汽车的行驶稳定和安全性。根据导向机构不同，汽车悬架可分为独立悬架和非独立悬架两大类。根据悬架控制力可分为被动悬架、主动悬架和半主动悬架。1.1.1被动悬架被动悬架（如图1」所示）是传统的

4、机械结构，由弹簧、减震器和导向机构组成。被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调，只能在特定的工况下达到最优减振效果，存在明显的共振峰，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，缺乏灵活性。但被动悬架因结构简单、设计容易和制造方便，且无须额外的能量输入，口前在屮低档轿车上应用最为广泛。为了进一步改善被动悬架的减振效果，满足现代汽车对悬架提出的更高的性能要求，在桑塔纳、夏利和赛欧等轿车上加强了通过优化寻找最优悬架参数和对悬架导向机构的研究，采用了带有横向稳定杆的多连杆机构悬架系统，在一定程度上改善了被动悬架减振效果山。图1.1被动悬架示意图1.1.2主动悬架主动

5、控制悬架的最初装置是由AP公司基于气液悬架发展的一种机械系统⑵。主动悬架通常包括三部分：传感器、控制器以及执行机构，并由它们与汽车系统组成闭环控制系统。其屮控制器是整个系统的信息处理和管理中心，它接受來口各个传感器的信号，依据特定的数据处理方法和控制规律，决定并控制执行机构的动作，从而达到改变车身的运动状态、满足隔振减振要求的口的。在主动悬架中，1个作动器代替了传统被动悬架中的相应部分它产生的作用力是车俩状态变量的函数，能够根据行驶环境使悬架性能达到最优，但它需耍传感器、控制器、作动器、伺服阀等，而且需耍提供额外的能源，从而使得造价太高，阻碍了自身的应

6、用推广。根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为带宽主动悬架和有限带宽主动悬架，在有些文献中也被分别称为“全主动悬架”和“慢主动悬架”。图1・2为全主动悬架的示意图。zA—执行元件£一比较眈F—力传感器P—电位器『一控衲阀I-悬挂质射2—加速度传釀签3—信号处理器4-整制级元5—进油6—岀油7—非堆挂质竝8—路面输人图1.2全主动悬架全主动悬架系统采用1个可控的作动器取代了被动悬架屮的相应部件。作动器通常是一个气动或液动油缸，它具有较宽的响应频带，对车轮的高频共振也可以进行控制。作动器的控制带宽一般应至少覆盖车辆常见的振动频率0〜15赫兹，有的作动器响

7、应带宽甚至高达100赫兹。从减少能量消耗的角度考虑，一般情况下也保留1个与作动器并联的传统弹簧，用来支持车身的静载质量。1.1.3半主动悬架半主动悬架的研究工作始于1973年，由D.A.Crosby和D.C.Kamopp首先提汕讥半主动悬架由可变刚度的悬架弹簧和可变阻尼系数的减振器组成。其基木工作原理是根据簧上质量相对车轮的速度响应和加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节可调弹簧的刚度或可调减振器的阻尼力。半主动悬架在产生力的方面近似于被动悬架，但是半主动悬架的阻尼系数或刚度系数是可变的。通常以改变减振器的阻尼力为主，将阻尼分为两级和三级，由人工

8、选择或根据传感器信号自动确定阻尼级。1984年日产公司研制出一•种声纳式半主动悬架，它能通过声