悬架系统的控制策略及仿真分析.pdf

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1、·机械研究与应用·2014年第6期(第27卷，总第134期)检测与控制悬架系统的控制策略及仿真分析李香桂(甘肃畜牧工程职业技术学院，甘肃武威733006)摘要：运用随机线性最优控制理论和PID控制策略，在悬架系统的控制过程中，建立悬架系统的模型，道路模型分别以轮胎动态位移、悬架动行程和车身加速度为控制目标实施控制，通过仿真分析，发现所设计的最优主动悬架显著地降低了车身的垂向振动加速度，提高了车辆乘坐的舒适性。关键词：悬架；策略；模型；仿真；分析中图分类号：V463．3文献标志码：A文章编号：1007—4414(2014)06—0185—

2、04ControlStrategyandSimulationAnalysisofSuspensionSystemLIXiang．．gui(GansuPolytechnicCollegeofAnimalHusbandry，WuweiC,ansu733006，China)Abstract：Inthisthesis，usingstochasticlinearoptimalcontroltheoryandPIDcontrolstrategyforthecontrolprocessofSUS-pensionsystem，themodelofsus

3、pensionsystemandthemodelofroadsurfaceareestablished．Dynamicdisplacementofthetire，suspensiontravelandbodyaccelerationareappliedasthecontrolobjectives．Throughsimulationanalysis，wefindthattheoptimalactivesuspensionsignificantlyreducestheverticalvibrationaccelerationoftheca／

4、"body，thusincreasesridingcomfortabilityofvehicles．Keywords：suspension；strategy；model；simulation；analysis1系统模型建立对于主动悬架见图1(b)，根据牛顿定律，得出系汽车悬架是一个弹性、阻尼等力学特征较复杂的统的运动方程为：非线性系统，由于机械系统的相互作用，在汽车实际mbb=U一K(b—)(3)行驶的过程中，会有各种各样的激励和内部控制，不m=一+K(b—)一K(一)(4)同情况下，车辆的受力会发生变化，给车辆的运动学采用一个滤波白噪

5、声作为路面输入模型，即：及动力学分析带来了困难。为了便于分析，就应对系g=一2~foxg+2订~／v0()(5)统进行简化。假设每个车轮都采用独立悬架，将其简式中：K为悬架弹簧刚度，N／m；Kt为轮胎刚度，N／化为最简单的单自由度1／4车辆模型¨J。下面以l／m；C为阻尼系数，N·s／m；U为控制力；为路面4车轮模型为例介绍悬架系统的控制过程。如图1。位移，m；m为1／4车身质量，kg；m为车轮质量，kg；Im,I~x为路面不平度系数，m。／m～；为车辆前进速度，bm／s；to均值为零的高斯白噪声；_厂0为下截止频率，Hz。蕈i-．t_

6、t_xb结合式(1)、式(2)、式(5)，将系统运动方程和系统激励输入方程写成矩阵形式，即得出系统的空间状(8)(b)态方程为：X(t)=AX(t)+BX(t)+F(t)(6)图11／4单轮车辆模型00一0mbmbK一Kt—KKt对于被动悬架见图1(a)，根据牛顿定律，得出系00————————————统的运动方程为：式中：A=mwmwmw10000mbb=一K(b—)一C(b—)(1)01000m=Ks(b—)一Kt(一g)+C(b—)0000—2(2)收稿日期：2014—10—29作者简介：李香桂(1974-)，女，甘肃武威人，副教

7、授，主要从事汽车专业教学方面的工作。·185·检测与控制2014年第6期(第27卷，总第134期)·杌械研究与应用·1式中：g、g：和P分别为轮胎动态位移、悬架动行程和mb0车身加速度的加权系数，为计算方便，设车身加速度1O的加权系数P为1。B=m：F=0当车辆参数值和加权系数值确定后，即可由黎卡00提(Riccati)方程求出最优控制反馈增益矩阵K，其形02可√GbUb式如式(8)：0++Q—KBR一BK+F’T=0(8)(t)为系统状态矢量，X(t)=车辆参数和加权系数决定了最优控制反馈增益[(t)(t)xb(t)x(t)x(t)]

8、；W(t)为高斯白噪声矩阵。求出了增益矩阵也就意味着单轮车辆输入矩阵，W(t)=[(t)]；U(t)为控制输入矩阵，主动悬架控制器的设计完成了。然后根据任意时刻(t)=[U(t)]。的反馈状态变量X(t)，