1. 研究目的与意义
目的:通过运用模糊控制的方法对汽车半主动悬架系统进行建模与仿真,研究半主动悬架在一些特殊路况上的特性以及作用。意义:汽车受不平路面冲击,悬架对缓冲和车身的减振起着重要作用,长时间的振动会引起人的不适;另一方面,汽车平凡的振动会引起零件磨损的加剧,降低零件的使用寿命,这些会直接影响汽车操纵稳定性和行驶安全性,所以研究汽车半主动悬架的模糊控制有重大意义。
2. 国内外研究现状分析
国内:重庆大学研究生李伟主要研究了半主动悬架部分状态变量反馈的次最优控制,进行了仿真计算,并以模型实验验证了其仿真结果。南京建筑工程学院张庙康教授提出了一种用于车辆悬架半主动振动控制系统的模糊神经网络方法,基于悬架半主动控制的KARNOPP和SM方法,应用模糊推理和IF一THEN产生式规则,通过隶属度传递法则进行控制知识的处理,以设定的评价函数最小为目标,采用优化层间权重的学习算法求解,仿真结果证明了该半主动振动控制方法的优越性。上海交大的博志方等人用H∞方法设计了双线性系统的控制器,通过频域整形和抗干扰设计给出了半主动悬架控制器设计的新途径。合肥工业大学机械设计学院陈无畏教授对汽车半主动悬架做了多年的深入研究,提出了自适应模糊控制策略,通过仿真计算,达到了预期的控制效果,并且进行了台架试验,其结果也显示了半主动悬架的优良减振性能。
国外:日本德岛大学芳村敏夫他将模糊理论用于车辆半主动悬架,基于四自由度动力模型,通过计算机模拟分析控制车身在上下振动的振幅,结果证明模糊控制方法在半主动悬架应用的有效性。1989年,Mark.R.Jolly和Lane.R.Miller应用相关控制方法,把在半主动悬架阻尼器上测得的位移和速度作为反馈信号,对阻尼器进行控制,最终结果表明性能优良,并能减少使用传感器、电子元件和作动器的数量,降低成本。印度工学院的M.VC.Roa设计了一种主动悬架系统的可调节式模糊逻辑控制器,这个基于规则的控制器可以根据实时采集的车身垂直加速度及其变化率修改隶属度函数中的各个参数。通过仿真和实验验证了它的有效性。Yoshimura等人研制了一种基于模糊推理的,带有可调减振器的汽车半主动悬架,其工作原理:调整减振器产生的阻尼力,使车辆质心加速度的均方值在悬架动行程和轮胎动变形容许的条件下最小,其中悬架的动行程和其时间系数作为模糊控制的输入变量,可调减振器固定在前桥和后桥上,它们之间参数的区别由前后轮的延时而定,模拟结果显示出该方案对汽车加速性能有很大改善。
3. 研究的基本内容与计划
内容:(1)了解汽车半主动悬架的工作原理(2)选择某一轿车车型,对其四分之一半主动悬架进行动力学分析,基于matlab/simulink软件建立数学模型(3)依据数学模型在仿真软件中建立车辆半主动悬架系统的仿真模型(4)运用模糊控制理论建立相应的半主动悬架模糊控制器(5)通过matlab/simulink对装有半主动悬架模糊控制器的汽车在经过平整路面上一个凹坑时的振动程度进行仿真,得到结论计划:3月15-4月15matlab软件的学习并完成建模,仿真等内容,并得出结论。直至5月初之前把论文完成。等待答辩
4. 研究创新点
研究新的控制方法,并将方法应用于车辆半主动悬架,通过模拟仿真来验证,最终达到车辆的半主动悬架尽可能适用于大多数路况。
