汽車磁流變半主動懸架的智能控制方法研究.pdf

1、隨著國家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的日漸提高，汽車也逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪谢A(chǔ)的交通工具，科技的發(fā)展和變革也使得如今的汽車性能更優(yōu)、性價(jià)比也更高，因此，人們已經(jīng)從原來的關(guān)注汽車的耐用性到了更多關(guān)注的是汽車的舒適性和安全性。懸架系統(tǒng)是汽車組成結(jié)構(gòu)中最重要的一部分，直接關(guān)系著汽車在道路上行駛的性能。被動懸架的彈簧剛度和阻尼系數(shù)都是事先設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定好的不可改變，無法根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)而調(diào)節(jié)，主動懸架可以根據(jù)外部工況調(diào)節(jié)阻尼而改善懸架的性能，但

2、是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，而半主動懸架的結(jié)構(gòu)與被動懸架純機(jī)械結(jié)構(gòu)一樣簡單，其功能的實(shí)現(xiàn)卻與主動懸架的相似，同樣可以實(shí)現(xiàn)阻尼調(diào)節(jié)并且成本低廉，性能穩(wěn)定，已然成為整個(gè)行業(yè)的研究熱點(diǎn)。
　　磁流變阻尼器是由特殊的智能材料液體制成的一種系數(shù)可以調(diào)節(jié)的阻尼器，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)靈敏、能量損耗低的特點(diǎn)被廣泛使用在懸架系統(tǒng)中。在實(shí)際的應(yīng)用中，先由系統(tǒng)控制器的控制算法根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)就算出需要的控制力，再由阻尼器來產(chǎn)生，因此懸架系統(tǒng)的控制算法也是懸

3、架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。模糊PID控制算法非常適合在汽車懸架控制中使用，它兼?zhèn)淞薖ID控制算法簡單、參數(shù)便于調(diào)節(jié)和模糊控制算法方便靈活、對絕大多數(shù)系統(tǒng)都適用的特點(diǎn)，在懸架減振性能控制中發(fā)揮了明顯的作用。
　　本文主要以使用磁流變阻尼器作執(zhí)行器的半主動懸架系統(tǒng)為研究對象，以改善汽車的平順性和穩(wěn)定性為目的，分別對磁流變阻尼器和汽車懸架系統(tǒng)建立模型，并對懸架模型進(jìn)行模糊PID控制，通過將基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁流變阻尼器的逆向模型與模糊PID控制器形

4、成閉環(huán)反饋來實(shí)現(xiàn)對汽車懸架的半主動控制并提高懸架系統(tǒng)的對路面激勵的減振性能。由于本文研究重點(diǎn)側(cè)重于對汽車平順性和穩(wěn)定性的改善，所以首先建立一個(gè)二自由度四分之一車的懸架模型和磁流變阻尼器的動力學(xué)模型;其次，確定模糊PID控制器的輸入輸出，根據(jù)模糊控制算法的原理，模糊控制器的輸入為車身的垂向速度和加速度，輸出為PID控制器的三個(gè)參數(shù)，而模糊PID控制器的輸出為半主動懸架的可調(diào)阻尼力，并利用MATLAB軟件中的模糊控制箱來實(shí)現(xiàn)懸架系統(tǒng)的模糊控

5、制PID控制算法;然后選擇具有強(qiáng)大學(xué)習(xí)能力和能夠?qū)Ψ蔷€性函進(jìn)行逼近的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來建立磁流變阻尼器逆向特性模型，預(yù)測出阻尼器可以產(chǎn)生與控制器計(jì)算出的控制力接近的阻尼力所需要的控制電流;最后，將懸架系統(tǒng)、模糊PID控制器和阻尼器的逆向模型形成閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對懸架的半主動控制，并對其進(jìn)行仿真和分析:1）當(dāng)路面激勵為隨機(jī)路面輸入和沖擊路面輸入時(shí)，對被動懸架、PID控制的半主動懸架和模糊PID控制的半主動懸架進(jìn)行仿真和對比，仿真結(jié)果表明