1. 研究目的与意义
随着技术的进步,汽车电子控制的应用越来越广泛,汽车的主动悬架通过改变减振器的刚度,能协调汽车的舒适性和操作稳定性。本课题主要要求掌握汽车主动悬架的原理和控制方法,着重对主动悬架的性能指标进行优化控制。该设计主要利用Simulink对主动悬架建模,利用最优控制理论进行最优控制器的设计,获得控制效果。
2. 国内外研究现状分析
1、国内
主动悬架控制理论实质上是经典控制理论,现代控制理论与汽车动力学理论相结合的产物。在过去的几十年中,国内外许多学者在主动悬架控制理论方面进行了大量的研究。研究的控制理论内容涉及天棚阻尼控制理论,随机最优控制理论,变结构控制理论,预瞄控制理论等。随着现代控制理论的发展与渗透,自适应控制理论,模糊控制,h无穷控制理论,神经网络控制等也日显其优越性。国内,丁科等人对主动悬架的神经网络控制进行了研究。何渝生等将lqg最优控制理论应用于主动控制。从总体上看,系统建模的合理化、控制理论复杂化和控制过程的实用有效化是当今主动悬架开发研究的一大特点,这些研究极大地丰富了汽车悬架控制的理论基础,有力地推动了主动悬架在汽车上应用的进程。
2、国外
国外一些大型汽车公司和研究机构在理论研究的基础上还对多种主动和半主动悬架进行了原理性实验和样车实验,直至将一些比较成功的设计商品化,用于各类车辆。早在1982年,lotus公司就研制出有源主动悬架系统,瑞典volvo公司在740轿车上安装了实验性的lotus主动悬架系统。armstrong公司1987年为ford公司一种新车型开发了自适应悬架系统。1989年丰田celica车型上采用了四主动悬架 四轮驱动 四轮防抱死制动的集成控制系统,其中利用线性电磁阀对悬架进行控制。1991年,丰田汽车公司的soarer车型安装了由液压缸与弹簧串连的主动悬架系统。尼桑公司在90年的infiniteq45轿车上也装备了液压主动悬架。此外福特,奔驰等公司均在其高级轿车上装备有各自开发的主动悬架系统。在军用和赛车方面,由于越野和高速行驶的需要,所以使用主动悬架的愿望更为迫切。英国早在70年代,就在蝎式轻型坦克上实验了ap液压件公司研制的液力机械主动悬架系统。1982开始,lotus公司就开始在高速赛车上试验主动悬架系统,它的应用可极大地满足赛车高速行驶时对平顺性和安全性的要求。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1.根据汽车行驶力学对悬架系统进行建模;
2.根据车辆悬架的性能指标,利用线性最优控制理论进行主悬架控制器设计;
4. 研究创新点
1、建立整车仿真模型,研究在不同转向工况下,车身簧载质量质心1垂向方面的振动、车身的侧倾角、侧倾角速度、横摆角速度随转向的变化曲线图,为主动悬架调节侧倾控制提供理论参考。通过整车控制器的试验平台,研究得出控制器对汽车上执行机构的控制方案,设计控制器的软件框架,对控制策略进行试验性研究,使得控制器的可行性提高。
2考虑到路面扰动输入对悬架控制的重要影响,建立了积分白噪声形式的路面不平度数学模型,并将其在时域内进行仿真。