汽车半主动悬架的模糊PID控制仿真研究.pdf

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1、2011年第7期(总第240期)农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo．720ll(Totally240)doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2011．07．007汽车半主动悬架的模糊PID控制仿真研究刘潜．王天利(辽宁工业大学，辽宁锦州121001)摘要：悬架系统关乎汽车的平顺性、操纵稳定性和轮胎接地性能。根据汽车振动参数对悬架系统进行有效控制，可使车辆运行在安全、舒适的条件下。通过建模，时半主动悬架的模糊PID控制、PID控制和被动悬架进行了对比仿真分析。结果表明模糊PI

2、D控制具有较好的控制效果。其中合理整定模糊PID的参数和确定模糊控制规则至关重要。关键词：半主动悬架；控制；模糊PID；仿真中图分类号：U463．33文献标识码：A文章编号：1673—3142(2011)07-0021-04StudyonFuzzyPIDControlSimulationofSemi-activeSuspensionLiuQian，WangTianli，(LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001，China)Abstract：Thesuspensionsystemplaysanimportantr

3、oleinimprovingfidecomfort，handlingstabilityandtireground-contactbehaviorofvehicle．Thevehiclecouldruninsafe，comfortableconditionsbyreasonablecontrolofsuspensionsystem．Basedonthesuspensionmodeling，inthepaper，thefuryPIDcontrolofsemi-activesuspensionisanalyzedcomparedtopassivesuspension

4、andPIDcontrolofsemi-activesuspension．Theresul=suggestedthatfuzzyPIDcontrollerhadbettercontroleffect，inwhichthecrucialistodeterminethefuzzycontrolrulesandparametersofFuzzyPID．Keywords：semi-activesuspension；control；fuzzyPID；simulation0引言车辆悬架系统的主要功能之一是在行驶过程中，有效地隔离路面不平度产生的激励，改善车辆的乘坐舒适度、

5、轮胎接地性能和操纵稳定性。被动悬架的刚度和阻尼系数是固定不变的。因此不能全程协调车辆运行工况、乘坐舒适度、轮胎接地性能和操纵稳定性之间的矛盾，并无法满足全工况下车辆整车性能的要求。因此，对悬架系统性能进行必要的控制调整。即采用半主动悬架系统已成为必然。1973年，美国学者D．A．Crosby和D．C．Kamopp提出了半主动悬架的概念。此后各国对它的研究层出不穷。我国的学者在近几年也多有研究【l-31。通过采用汽车悬架刚度可控或悬架阻尼可控的半主动悬架系统可以适时调整悬架系统的性能参数．以适应复杂的路面状况。半主动悬架控制的发展方向是控制理论复杂化和控制过程实

6、用化。目前在工程实际中多使用PID控制的方法。PID控制算法简单，稳定性好，收稿日期：2011—04—28作者筒介：刘潜(1986一)，男，辽宁工业大学汽车与交通工程学院车辆工程专业研究生．主要从事汽车悬架系统控制等方面的研究。但PID控制的动态特性较差。模糊PID控制器中，模糊逻辑控制方法不依靠系统的数学模型，可以处理参数的非线性和不确定性问题。具有灵活性和适应性的特点【41。模糊与PID协同控制，将使半主动悬架更好地发挥作用。1半主动悬架数学模型的建立本文采用二自由度四分之一车悬架模型。根据目前汽车悬架系统的结构与工作原理可知．虽然采用控制汽车悬架刚度或控

7、制悬架阻尼都可以实现半主动悬架的控制．但对于中小型车辆显然通过控制悬架阻尼更易于实现。为此，将悬架系统阻尼分为不变阻尼和可变阻尼两部分。以便研究控制策略。具体模型如图1所示。圈1二自由度1／4车半主动悬架模型一21—2011年第7期农业装备与车辆工程图l中mI为悬架簧载质量，砜为悬架非簧载质量，k。为轮胎刚度。k，为悬架刚度，G为半主动悬架不变阻尼系数，Q为可变阻尼系数，R为半主动悬架可变阻尼力，缸为车轮质量的垂向位移，瓦为车身质量的垂向位移；其中变量凡为半主动阻尼器产生阻尼力，即兄=一Q(三。一三“)。根据上述两自由度悬架模型．由牛顿运动定律推导可知悬架运动

8、方程如式(1)所示：m≯。=‰G。--