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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2007年第47卷第S2期25ö50CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2007,Vol.47,No.S2182621830汽车主动悬架与电动助力转向的集成预测控制仿真刘显贵(南昌工程学院机械与动力系,南昌330099)摘 要:针对主动悬架与电动助力转向系统相互影响、相互干扰的特点,该文建立了两者集成控制模型,应用预测控制理论,设计了预测控制策略,实现了主动悬架与电动助力转向的集成控制。并在MatlaböSimulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明:具有预测
2、控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性,提高转向轻便性,并且对由转向和路面输入引起的振动能够进行有效抑制,使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。关键词:主动悬架系统;电动助力转向;预测控制;滚动优化中图分类号:U461.6文献标识码:A文章编号:100020054(2007)S221826205IntegratedpredictivecontrolforautomobileactivesuspensionandelectricalpowersteeringsystemsLIUXiangui(Departm
3、entofMechanicalandpowerEngineering,NanchanginstituteofTechnology,Nanchang330099,China)Abstract:Amodelpredictivecontrol(MPC)controllerwasdesignedtocompensateforinterferencebetweentheactivesuspensionsystemandtheelectricalpowersteeringsystem.SimulationsusingMatlaböSimulinkshowth
4、attheintegratedMPCcontrolsystemnotonlyimprovesrideperformanceandvehiclehandling,buteffectivelyreducesvibrationscausedbyroadinputs.Keywords:activesuspensionsystem;electricalpowersteering;predictivecontrol;movinghorizonoptimization 悬架系统对车辆的平顺性、操纵稳定性等多种的特征信息,预测系统未来的输出变化,以有限时域使用
5、性能有很大的影响,传统的被动悬架无法同时滚动优化的方式使受控量和目标值的偏差尽可能地[4]兼顾这些性能,因而基于不同控制策略的主动悬架小,实现系统的优化控制。[1](ASS)系统成为研究的热点。电动助力转向为了协调控制ASS与EPS两大系统,本文建立(EPS)系统,是一种新型动力转向系统,它具有良好了ASS与EPS集成模型,结合预测控制理论,设计的操纵轻便性,行驶安全性等液压助力转向系统所了滚动优化控制算法,仿真结果验证了该算法的有不能比拟的优点,在国内外许多车型上得到了越来效性。[2]越广泛的应用。在车辆行驶过程中,ASS与EPS1 系统模型的
6、建立之间必然会相互影响、相互干扰。若仅仅对体现某方车辆系统是一个非常复杂的非线性系统,为了面性能要求的子系统进行各自研究,达不到协调其相互影响的目的,因而将主动悬架系统与电动助力收稿日期:2007204212[3]转向系统进行集成控制日益受到人们的重视。基金项目:江苏省汽车重点实验室开放基金项目(QC200401)预测控制理论是直接从工业过程控制中产生的作者简介:刘显贵(1973—),男(汉),江西,讲师。一类控制算法。其核心思想是利用系统过去与现在E2mail:lxguiduc-3162@163.com刘显贵: 汽车主动悬架与电动助力转向的集成
7、预测控制仿真1827简化控制模型,突出研究问题的主要方面,在系统模悬架控制器作用力。型的建立过程中,将车身视为刚性体,其相关部件视为线性元件。1.1 整车模型在集成控制模型中,整车的运动可以分为3部分:转向、俯仰和侧倾运动,如图1所示。根据牛顿第[5]二定律,转向、俯仰和侧倾运动方程分别如下:转向运动õõõõmV(B+W)-m3hs<=∑Fcij.(1)õõIzW=lf(Fcfl+Fcfr)-lr(Fcrl+Fcrr)+∑Mij,i=f,r;j=l,r,下同.(2) 俯仰运动õõIyH=lf(Ffl+Ffr)-lr(Frl+Frr).(3)
8、侧倾运动õõõõõõIx<-m3hs<(B+7)=m3ghs<+hf(Ffl-Ffr)+hr(Frl-Frr).(4) 非簧载质量垂直
