基于最优控制和模糊控制的半主动悬架仿真研究.pdf

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1、第6期机械设计与制造2013年6月MachineryDesign&Manufacture基于最优控制和模糊控制的半主动悬架仿真研究顾海明，赵桂范，杨佳鳞，曹建骁，青坷(1．哈尔滨工业大学汽车工程学院，山东威海264209；2．中国汽车技术研究中心，天津300162)摘要：在被动悬架汽车1，4车辆动力学模型基础上，给出了悬架系统的状态空间方程，并分别利用随机线性最优控制理论和模糊控制理论，设计了LQG最优控制器及双输入单输出的二维模糊控制器。在SIMULINK中建立了路面激励、被动悬架系统、最优控制系统及模

2、糊控制系统模型，通过仿真试验分析两种控制策略对车身振动加速度、悬架动挠度及轮胎动载荷的影响。结果表明两种控制策略均可给汽车平顺性和舒适性带来显著改善与提高。最后，对两种控制策略优缺点进行了比较及评价。关键词：半主动悬架；1／4车辆；最优控制；模糊控制中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)06—0065—03SimulationStudyofSemi-ActiveSuspensionBasedonOptimalControlandFuzzyLogicControlGUHa

3、i-ming，ZHAOGui-fan，YANGJia-lin，CAOJian-xiao，QINGKe(1．CollegeofAutomobileEngineering，HarbinInstituteofTechnology，ShandongWeihai264209，China；2．ChinaAutomobileTechnology&ResearchCenter，Tianjin300162，China)Abstract：Basedonquartervehwledynamicmodelofpassivesus

4、pension，itsstatespaceequationisderived．Inthesagl~time，accordingtolinearquadraticgaussianstochasticoptimalcontroltheoryandfuzzylogiccontroltheory，aLQGoptimalcontrollerandafuzzylogiccontrollerwithtwoinputsandoneoutputaredesigned．Roadinputmodel，passivesuspen

5、sionsystem，optimalcontrolsystemandfuzzylogiccontrolsystemareestablishedinMATLAB／SIMULINKandsimulationtestoutputisappl~dtoanalyzetheefectonbodyacceleration，suspensiondeflectionandtiredynamicload．TheresultshowsthatthetwocontrolstrategiesCanbothimprovecarrid

6、ecomfort．Finally，boththeadvantagesanddisadvantagesofthetwocontrolstrategiesarediscussed．KeyWords：Semi-ActiveSuspension；QuarterVehicle；OptimalControl；FuzzyLogicControl(2)簧载质量和j口1引言(3为轮胎自始自终不离开地面；行驶平顺性和操纵稳定性是表征汽车性能的两大重要指(4略轮眙变形过程中的阻尼值，视为等效刚度弹簧标，但在实际汽车设计中，两大

7、指标往往难以同时满足。其中，悬(5)将悬架阻尼分为两部分：基值阻尼与可调阻尼。具体模型，架性能是两者之间的枢纽，对两项性能有着重要的影响。传统被如图1所示。动悬架无外部能量输入，刚度与阻尼不可调节，因此难以根据道路状况和车辆自身状况实时调节。针对这一问题，近年来半主动悬架凭借其低成本、易控制、高性能的优势得到了大力推广。随着控制科学的发展，新的悬架控制方式大量涌现，但目前为止应用较多控制方式的仍是传统PID控制。传统PID控制容易具有超调有残差等缺点，故在对二自由度1／4车辆模型分析的基础上，建立悬架系统

8、状态空间方程并设计了目前应用较为广泛的最优控制系统以及鲁棒性较好的模糊控制系统。2半主动悬架模型的建立图1半主动悬架1／4车辆模型采用二自由度1，4车辆模型，在半主动悬架建模时假设如下：Fig．1Semi-ActiveSuspensionof1／4VehicleModel(1)认为悬架的振动只存在于垂直方向上；根据上述模型，建立动力学微分方程：来稿日期：2012--08—10作者简介：顾海明，(1990-)，男，山东人，硕士研