车辆半主动悬架的模糊控制策略设计与仿真研究

模糊控制和常规控制算法相比具有建模简单,控制精度高、非线性适应性强等优点,在车辆智能悬架系统得到了较广的应用。文章以簧载质量垂向速度、簧载质量俯仰角速度及其变化率作为模糊控制器输入,使用双模糊控制器实现车辆半主动悬架的控制,达到改善车辆垂直和俯仰振动的综合减振目的。同时,以某型车辆半车悬架模型为对象进行了仿真分析。仿真结果表明:采用所提出的模糊控制策略不仅能较好地改善车辆乘坐舒适性,还能显著降低悬架击穿可能。     

车辆半主动悬架的模糊控制

建立了履带式车辆1/2车半主动悬架控制的状态方程模型。提出一种了半主动悬架模糊控制规则的产生方法。设计了1/2车半主动悬架的模糊控制系统。仿真分析表明,所提出的模糊控制规则无论对随机路面输入还是确定性路面输入都具有良好的适应性。     

基于Takagi-Sugeno模型的磁流变半主动悬架控制

采用精度较高的Bouc-Wen模型对磁流变减振器建模,建立了包含减振器非线性动态特性的1/4车辆模型.为了解决Bouc-Wen模型给磁流变半主动悬架系统带来的非线性,通过Takagi-Sugeno模糊建模对磁流变半主动悬架系统的非线性项进行局部线性化,并利用并行分布补偿(PDC)方法求取系统的控制器.设计了与Bouc-Wen模型相结合的磁流变半主动悬架控制系统,系统仿真结果和硬件在环仿真试验验证了该方法的有效性.     

基于ADAMS-MATLAB联合仿真的汽车悬架半主动控制

利用ADAMS建立了随机激励四分之一汽车悬架模型,利用MATLAB设计了一种基于改进Bingham模型的汽车半主动控制策略,然后进行ADAMS-MATLAB联合仿真,深入研究了被动控制、半主动开关控制及基于改进Bingham模型的半主动控制的效果。研究发现,采用所提出的基于改进Bingham模型的半主动控制策略后,汽车悬架系统的车身加速度、悬架变形、车轮动载、车轮侧滑移分别比被动控制下降27%、17.6%,、9.7%、18.6%,而半主动开关控制只比被动控制下降19.6%、9.2%、7.4%、9.3%。这说明所提出的基于改进Bingham模型的半主动控制策略大大优于其他两种控制策略。     

基于模糊控制的高速车辆横向半主动悬挂仿真

在对铁道车辆横向半主动悬挂现有控制方法分析和比较的基础上,提出了基于阻尼A的自组织模糊控制,开发了高速电磁开关阀可变阻尼减振器,基于该模糊控制器来调节该减振器阻尼,使其对车辆运行工况的变化具有自适应能力。利用ADAMS软件建立高速铁道车辆的横向振动模型,将其输入到Simulink下进行仿真研究。仿真结果表明:与被动控制相比,自组织模糊半主动控制在各运行速度上都能够有效衰减车体振动,显著提高车辆的乘坐舒适性和平稳性。     

列车横向半主动悬挂建模及其模糊控制仿真

列车横向振动是影响横向平稳性的主要原因,通过调整列车半主动悬挂系统的阻尼可以抑制横向振动,但是如何调整系统的阻尼一直是难点问题。针对17个自由度的半主动悬挂系统,在simlink仿真软件中建立了其模型及模糊控制仿真图。该模型以横向半主动悬挂加速度最小为控制目标,设计了鲁棒性强的模糊控制器来实时调整系统阻尼,从而减少横向振动,提高列车运行的横向平稳性。以美国六级轨道谱为输入进行数学仿真,仿真结果表明：基于模糊控制的列车加速度均方根值明显降低,半主动悬挂模糊控制效果明显好于被动悬挂系统,有效地减少了列车的横向振动。     

摩托车半主动悬架分层预测控制及仿真

行驶平稳性和乘坐舒适性是衡量车辆悬架性能优劣的重要指标，而基于磁流变技术的半主动预测控制与其它控制方法的结合则是改善悬架性能的一种先进控制方法。为提高控制效果，提出了一种悬架振动分层建模预测控制的新思路，即将前后轮系均看作是相互独立的底层二自由度系统，推导出协调底层关系的上层关联动力学方程，结合轴距预测和LQR优化控制方法，以前轮检测到的路面激励作为后轮下一步输入的激励，然后以簧载质量质心处的垂直加速度和俯仰加速度为上层控制目标进行协调，继而得到所需的半主动控制力。通过对一个四自由度摩托车模型的仿真计算表明，该方法在线计算量少，前后轮系易于采用不同的控制策略以提高控制效果。该方法对于多轮系车辆的振动控制提供了一个崭新的思路。     

汽车半主动悬架控制系统的快速原型开发

基于磁流变技术的半主动悬架能够显著提高汽车的平顺性和操稳性,但控制系统设计非常复杂.以MATLAB/Simulink为控制设计平台,利用Ve-DYNA建立了某轿车的非线性多体动力学模型,完成了仿人智能控制器设计,运用dSPACE组件系统组建了实车半主动控制系统原型,进行了实车道路试验和在线调参.从离线仿真和实时控制的结果来看,仿人智能控制能够在保证操纵稳定性的前提下,取得更好的舒适性,同时也说明了基于MATLAB/Simulink、Ve-DYNA及dSPACE的快速开发平台能加快汽车半主动控制器的开发进度,降低研发成本,对于推动汽车半主动控制的产业化有着非常重要的意义.     

汽车半主动悬架智能分布式递阶控制

针对整车悬架大系统模型的特点,运用智能分布式递阶控制策略建立了汽车半主动悬架系统的控制结构;在整车动力学模型的基础上,设计了基于整车车身姿态协调控制的仿人智能控制器,对不同的车身运动姿态采用不同的控制模态,并以某车型为例对其进行了控制仿真.仿真结果表明,对整车半主动悬架进行分布式协调控制是可行的,且相对于被动悬架及采用集成控制策略,分布式智能协调控制能更好地提高车辆的平顺性能,并能有效抑制车身俯仰和侧倾运动,改善轮胎的接地性能.     

汽车半主动磁流变悬架的自适应相对控制研究

为了提高汽车的运行平顺性和操纵稳定性,以磁流变减振器为控制对象,提出了采用自适应神经网络相对控制方法的半主动悬架系统。在试验测试和理论分析的基础上,通过数据拟合得到磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型,建立了基于该磁流变减振器的半主动悬架模型,并用该模型进行了自适应神经网络相对控制方法的研究。以模拟道路谱作为输入,以车身俯仰角加速度和车辆悬架前、后侧弹簧的垂向变形量之差作为控制量,把车身质心垂向加速度、前后悬架动行程作为评价指标来进行仿真研究。仿真结果表明,设计的半主动悬架与被动悬架相比,其平顺性与稳定性均得到了良好的改善,且对运行工况的改变有一定的适应性,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

车辆半主动悬架系统模糊神经网络控制研究

悬架系统对车辆平顺性具有重要的影响,通过预瞄控制在后轮处提前预测路面不平度,用于解决半主动悬架模糊神经网络控制存在的时滞问题。建立了1/2车辆模型和路面输入模型,设计了基于预瞄控制的半主动悬架模糊神经网络控制结构,并进行了白噪声输入仿真分析。结果表明：预瞄控制后的车身加速度峰值和标准差比被动系统分别减少了61.61%和44.28%,比模糊控制的悬架系统分别减少了21.23%和21.20%;预瞄控制后的质心加速度峰值和标准差比被动系统分别减少了35.21%和57.81%,比模糊控制的悬架系统分别减少了7.83%和20.10%。后轮处车身加速度和质心垂直加速度均有明显减小,较好改善了悬架系统适应道路的性能,有效缓和了车辆的振动和提高了汽车的行驶平顺性。

Abstract：

Suspension system has important effect on vehicle ride comfort.Wheelbase preview control method could be used to forecast the road surface roughness at the front wheel,and to be used to solve the delay problem in fuzzy neural network controlled semi-active suspension system.The 1/2 vehicle model and road input model was established,and the fuzzy neural network control structure based on wheelbase preview control theory was designed.The white noise input simulation was carried out and the results show that the peak and standard deviation of body acceleration are separately decreased by 61.61% and 44.28% compared with passive suspension system,and are 21.23% and 21.20% compared with fuzzy controlled suspension system;on the other hand,the peak and standard deviation of vertical acceleration at CG are separately decreased by 35.21% and 57.81% compared with passive suspension system,and are 7.83% and 20.10% compared with fuzzy controlled suspension system.The body vertical acceleration at rear wheel and the vertical acceleration at CG are significantly decreased to adapt to the suspension performance,which helps to effectively easy the vehicle vibration and to improve the vehicle ride comfort.     

基于遗传算法的主动悬架模糊控制器设计

应用模糊逻辑控制理论,进行了车辆主动悬架模糊控制器的设计,并利用遗传算法对模糊控制的控制规则进行了优化。利用Matlab/Simulink对主动悬架系统进行了仿真,并与传统的被动悬架和用LQG控制的主动悬架进行了性能比较和分析,仿真结果表明具有模糊控制器的主动悬架能够有效提高车辆的平顺性和操纵稳定性,且具有较好的适应性和鲁棒性。     

基于混合控制策略的半主动悬架道路友好性

为提高重载车辆悬架系统的道路友好性,利用Matlab/Simulink建立基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性仿真模型,分析了阻尼力分配系数对车辆-路面动态载荷的影响。利用动态载荷系数、动态载荷应力因子道路友好性指标评价了具有混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性。研究结果表明,当阻尼力分配系数为0.2～0.6时可使基于混合控制策略的半主动悬架系统的具有较好的道路友好性。     

汽车磁流变半主动悬架频域加权次优控制研究

针对人体振动在不同的频段有不同的生理特征,通过对线性二次型控制策略进行频域设计,研究了可用于实际工程的频域加权次优控制策略,并与线性二次最优控制及频域加权最优控制进行了仿真比较。仿真结果表明,合理选择反馈控制变量,频域加权次优控制可取得与频域加权最优控制相近的控制效果,而优于线性二次最优控制,在人体敏感的频段大大降低车身的垂直振动,提高车辆的平顺性能,改善轮胎的接地性。     

半主动空气弹簧悬挂系统控制策略及仿真分析

随着铁路不断提速，对车辆运行品质的要求也越来越高。半主动控制技术在机车车辆上的应用为进一步提高机车车辆动力学性能进而提高其运行品质开辟了新的途径。包括空气弹簧的二自由度悬挂系统的控制策略进行分析，结合控制策略提出了一套以调节空气弹簧节流孔直径从而改变悬挂系统阻尼为目的的半主动控制方案，运用计算机软件SIMULINK对半主动控制空气弹簧悬挂系统进行了仿真。研究结果表明，运用半主动控制技术可以得到更好的空气弹簧悬挂参数，提高整个悬挂系统的减振性能以改善车辆运行平稳性。     

主动悬架单神经元模糊PID控制策略与仿真

在ADAMS/view下建立了1/4车辆主动悬架机械模型,在此基础上生成了车辆主动悬架系统的动力学方程.提出了将单神经元自适应模糊PID控制策略用于对主动悬架的控制,完成了参数的在线自整定,使系统具有较好的自适应和鲁棒性能.利用ADAMS与MATLAB联合仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制策略是可行的,与被动悬架和广泛应用的LQG控制相比有效地降低了车身加速度,提高了悬架的平顺性.