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基于联合仿真的主动悬架控制策略研究

作　者: 辛乾
导　师: 马建
学　校: 长安大学
专　业: 车辆工程
关键词: 主动悬架 PID控制模糊PID控制神经网络控制联合仿真
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 55次
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内容摘要

悬架作为车辆行驶系的重要组成部分,对汽车的操稳性和舒适性有着很大的影响。而主动悬架按照一定的控制策略,主动地调整和产生所需的控制力,对车身振动进行控制,使车辆始终具备良好的操稳性和平顺性。而控制策略的优劣对主动悬架性能有重大影响,故对其的研究受到越来越多的重视。本文在联合仿真的基础上,对多种控制策略进行了分析研究。采用滤波白噪声法建立了路面激励的时域模型,并建立了悬架动力学模型,在ADAMS中建立了简化的悬架系统的机械模型,设置相应的输入输出变量,选取车身振动加速度为控制目标,并利用CONTROLS插件导出可用于联合仿真的子系统。根据PID控制原理和模糊控制理论,建立了传统的PID控制器；以及由模糊控制器进行在线参数自整定的模糊-PID控制器,该控制器的模糊控制部分是一个双输入三输入控制器,其输出为PID控制器参数的调整系数；还建立了一种可根据误差值大小自动在模糊控制和PID控制间切换的复合控制器。对神经网络控制的理论进行了简单介绍,利用S函数建立了主动悬架单神经元控制器；并建立了由三层BP神经网络进行在线辨识,并在此基础上对神经PID控制器权值进行在线调整的在线辨识神经PID控制系统。分别把上述控制器与悬架模型的导出模块连接起来,进行联合仿真,对其输出的振动加速度,悬架动挠度,车轮动载荷进行分析比较,得出不同控制策略的优劣与特点。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 车辆悬架技术现状  10-15
    1.1.1 被动悬架  10-11
    1.1.2 半主动悬架  11-12
    1.1.3 主动悬架  12-13
    1.1.4 主动悬架的控制方法  13-15
  1.2 主动悬架技术的国内外研究现状及发展趋势  15-17
    1.2.1 主动悬架的国内外研究现状  15-16
    1.2.2 主动悬架的发展趋势  16-17
  1.3 本论文选题的目的意义  17
  1.4 研究的主要内容  17-19
第二章悬架系统的虚拟样机及性能评估指标  19-33
  2.1 路面不平度数学模型  19-23
    2.1.1 路面激励和空间频率功率谱  19-21
    2.1.2 时间频率功率谱描述  21
    2.1.3 路面随机不平度时域模型的建立  21-23
  2.2 悬架的动力学模型  23-26
    2.2.1 被动悬架动力学模型  23-25
    2.2.2 主动悬架动力学模型  25-26
  2.3 悬架的虚拟样机  26-31
    2.3.1 悬架模型的基本假设和简化  28
    2.3.2 悬架模型的建模步骤  28-31
  2.4 悬架系统的性能评价指标  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章主动悬架模糊PID控制策略研究  33-48
  3.1 PID控制  33-35
    3.1.1 PID控制概述  33-34
    3.1.2 主动悬架PID控制系统的设计  34-35
  3.2 模糊控制概述  35-38
    3.2.1 模糊控制的理论基础  36
    3.2.2 模糊控制系统的结构  36-37
    3.2.3 模糊控制系统的特点  37-38
  3.3 主动悬架模糊-PID控制器设计  38-43
    3.3.1 模糊-PID控制系统的原理  38-39
    3.3.2 主动悬架模糊-PID控制系统的设计  39-43
  3.4 带修正因子的模糊PID控制器设计  43-47
    3.4.1 带修正因子的模糊PID控制系统的原理  43-44
    3.4.2 推理规则  44-46
    3.4.3 控制器建模  46-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章主动悬架神经网络控制策略研究  48-62
  4.1 神经网络控制概述  48-51
    4.1.1 神经元数学模型  48-49
    4.1.2 神经网络的学习方式和学习规则  49-50
    4.1.3 神经网络控制的特点  50-51
  4.2 单神经元自适应PID控制器  51-52
  4.3 基于悬架系统在线辨识的神经网络控制  52-61
    4.3.1 神经网络辨识器  53-58
    4.3.2 神经PID控制器  58-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章 ADAMS和MATLAB联合仿真及结果分析  62-72
  5.1 联合仿真概述  62
  5.2 仿真采样周期的确定  62-63
  5.3 仿真结果分析  63-71
    5.3.1 PID及模糊PID仿真结果分析  63-70
    5.3.2 单神经元控制与神经网络控制仿真结果分析  70-71
  5.4 本章小结  71-72
总结与展望  72-74
  论文总结  72-73
  研究展望  73-74
参考文献  74-77
攻读学位期间取得的成果  77-78
致谢  78

基于联合仿真的主动悬架控制策略研究

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