汽车主动悬架与电动助力转向系统多目标优化及集成控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·设计·计算·研究·汽车主动悬架与电动助力转向系统多目标优化及集成控制术袁传义陈龙聂佳梅江浩斌(江苏大学)【摘要】建立了整车主动悬架和电动助力转向系统动力学模型，构建线性控制的主动悬架和PD控制的电动助力转向系统集成控制器，应用遗传算法对集成控制系统的结构参数和控制参数进行多目标优化。结果表明，经过多目标优化后的集成控制系统，既可保证车辆操纵轻便性，又显著提高了整车操纵稳定性、安全性和行驶平顺性。主题词：主动悬架电动助力转向系统集成控制优化中图分类号：U463．3文献标识码：A文章编号：1000—3

2、703(2007)09-0012-05Multi-ObjectiveOptimizationandIntegratedControlofVehicleActiveSuspensionandElectricalPowerSteeringSystemYuanChuanyi，ChenLong，NieJiamei，JiangHaobin(JiangsuUniversity)【Abstract]Thecompletevehiclemodelandelectricalpowersteeringsystemdynamicsmodelareestablished

3、，theintegratedcontrollerofactivesuspensionwithlinearcontrolandofelectricpowersteeringmodelwithPDcontrolisdesigned，andstructureparameterandcontrolparameterofintegratedcontrolsystemareoptimizedbyusinggeneticalgorithm．Theresultsshowthattheintegratedcontrolsystemthroughmulti-obje

4、ctiveoptimizationcanassurethevehiclemaneuverability，andatthesametime，thecompletevehiclehandling，safetyandrideperformance．Keywords：Activesuspension，Electricalpowersteeringsystem，Integratedcontrol，Opti-mization1前言鉴于结构参数和控制参数分开设计的传统方法不能得到全局最优参数的缺陷，本文以主动悬架与电动助力转向系统部分结构参数和控制器参数为优化

5、对象，以整车质心处垂直加速度、转向盘操纵转矩、横摆角速度和质心侧偏角等为优化性能指标，通过遗传算法对集成系统进行多目标优化，并对优化后的系统进行了仿真计算和分析。2系统模型的建立图1转向运动模型2．1汽车模型假设在侧向没有滑移，在纵向没有滑移与滑转，为了同时研究汽车转向时的操纵特性和行驶平整车俯仰运动方程为：顺性等整车综合性能，建立了包括车身俯仰、侧倾、g=b(+)一。(+)(1)横摆等有关车身姿态变化的多自由度整车模型(图1～图3)。。(。一)+c(。一之)一Kaf(一)国家自然科学基金项目(50475121)；江苏省高新技术项目(BG2004

6、025)；教育部博士点基金项目(20050299005)。12一汽车技术一维普资讯http://www.cqvip.com·设计·计算·研究·式中，为车身侧倾转动惯量；m为悬架质量；∞为=K笠(Zl一)+c笠(一)一鲁(一)横摆角速度；为汽车速度；为质心侧偏角；为侧Fz~=K∞(，)+(，)一鲁(一)倾中心高度。整车侧偏和横摆运动方程为：=(Zl一)+c(一)一鲁(一)，舢(+∞)一，=s1+s234(3)式中，为车身俯仰转动惯量；0为车身俯仰角；口为Lo)=口(s1+s2)-b(s3+s4)(4)前轮到质一fl,距离；6为后轮到质心距离；i为轮

7、胎对式中，m为整车质量；s为轮胎侧偏力(轮i处)；为悬架质量的法向力(轮i处)；Ki为悬架刚度(轮i横摆转动惯量。处)；C为悬架阻尼(轮i处)；K小K为前、后悬架车身垂直运动方程为：横向稳定杆角刚度；为非悬架质量的垂直位移ms五=1+++(5)(轮i处)；i为悬架质量处的垂直位移(轮i处)；d非悬架质量的垂直运动方程为：为1／2轮距；为车身侧倾角；、、、为主动悬架作动器作用力。m11—一(6)式中，m为非悬架质量(轮i处)；为轮胎垂直载荷(轮i处)。2．2EPS模型EPS模型采用齿轮齿条式电动助力转向系统模型，其基本组成包括转矩传感器、车速传感器

8、、电控单元、电动机和减速机构等⋯。将前轮和转向机构往转向轴简化，电动机与转向轴间的传动比为G，转向轴与前轮间的传动比为G，电动机转角为0