車輛半主動懸架和電動助力轉向集成控制的研究與實現(xiàn).pdf

1、懸架是車輛底盤系統(tǒng)中重要的減振部件，對車輛的行駛平順性影響甚大，半主動懸架(SAS)因具有阻尼可控、能顯著提高懸架性能、成本較低等優(yōu)點而成為電控懸架的主要發(fā)展方向。電動助力轉向(EPS)具有節(jié)能、安全、環(huán)保等優(yōu)點，對改善車輛的駕駛輕便性、提高車輛的操縱穩(wěn)定性和安全性有重要作用，已成為乘用車動力轉向系統(tǒng)的主流技術。半主動懸架和電動助力轉向分別屬于車輛底盤系統(tǒng)中的行駛系子系統(tǒng)和轉向系子系統(tǒng)，共同影響底盤的動力學性能，所以有關改進懸架結構和助

2、力轉向特性的研究一直是車輛工程領域的熱點。 目前對半主動懸架和電動助力轉向各個單獨子系統(tǒng)的控制技術已較為成熟，所以應從底盤系統(tǒng)的集成控制上進一步改善車輛的綜合性能。由于懸架子系統(tǒng)與轉向子系統(tǒng)之間的耦合影響，使得對各單獨系統(tǒng)采用簡單的組合控制并不能獲得最優(yōu)的整體性能，所以對懸架和轉向這二者的集成控制便顯得非常必要。因此，本文在分析了半主動懸架和電動助力轉向之間的相互關系、協(xié)調(diào)機理及對整車動力學控制的作用基礎上，基于分層遞階和多智能

3、體理論，對SAS與EPS的集成控制系統(tǒng)進行理論和試驗研究： 首先，對半主動懸架、電動助力轉向和汽車集成控制的研究現(xiàn)狀進行概述，闡述了集成控制中使用的各種控制策略，建立了轉向工況下的集成系統(tǒng)模型，分析了SAS和EPS之間的相互作用、協(xié)調(diào)機理以及對車輛性能的影響。 第二，改變傳統(tǒng)的整體設計和集中控制的開發(fā)方法，引入人工智能研究領域的多智能體技術，提出了半主動懸架與電動助力轉向的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理，構造了懸架、轉向智能體以及SA

4、S與EPS協(xié)同框架和集成控制系統(tǒng)，對各智能體的控制策略進行了研究，構架了基于分層遞階控制的車輛底盤集成控制模型，提出一種新的通過智能體智能行為提高汽車動態(tài)自適應性的控制策略。 第三，為驗證所提控制策略的有效性和可行性，在MATLAB環(huán)境下聯(lián)合AMESim軟件對懸架和轉向進行集成控制建模，機械系統(tǒng)模型在AMESim建立，控制系統(tǒng)在Simulink建立，依據(jù)多智能體構架對各個智能體進行了分層連接，建立多智能體系統(tǒng)的集成系統(tǒng)控制模型并

5、進行聯(lián)合仿真，為集成控制器的設計和樣車路試提供依據(jù)。 第四，基于嵌入式操縱系統(tǒng)ARM對多智能體集成控制器進行了軟硬件實現(xiàn)，包括系統(tǒng)輸入信號的采集處理、控制策略、輸出信號的控制等各功能模塊的實現(xiàn)。對懸架智能體的車身加速度信號進行模糊控制，對轉向智能體的助力電壓進行PID反饋控制；最后由系統(tǒng)智能體對SAS和EPS的結構參數(shù)和控制參數(shù)進行查詢推理協(xié)調(diào)，調(diào)節(jié)減振器阻尼、提供助力適應不同的工況，實現(xiàn)懸架和轉向的智能協(xié)調(diào)控制。 最后

6、，對樣車原減振器進行改進，通過改變節(jié)流口開度來調(diào)節(jié)減振器阻尼，研制出可調(diào)阻尼減振器并進行了臺架試驗，得到減振器的特性曲線和控制關系。隨后進行SAS與EPS集成控制的實車道路試驗，分析了試驗結果。 研究表明，試驗與計算結果基本吻合，且開發(fā)的多智能體集成控制器運行可靠，控制策略有效可行；多智能體技術的應用較好地協(xié)調(diào)了懸架、轉向這兩個子系統(tǒng)的相互影響。與懸架轉向集成系統(tǒng)的自適應模糊控制相比，多智能體集成控制的車身質心加速度和橫擺角速度

7、都有較大幅度下降，其中表征行駛平順性的車身質心加速度峰值下降6.48％，標準差降低7.37％；表征操縱穩(wěn)定性的橫擺角速度峰值降低10.59％，標準差下降30.15％；表征車體姿態(tài)變化的車身側傾角峰值下降10.06％，標準差降低21.24％；表征操縱輕便性的轉向盤操縱轉矩峰值降低18.10％，標準差下降30.38％。因此，說明采用多智能體理論對底盤的懸架和轉向進行集成控制效果顯著，車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性得到進一步明顯改善；系統(tǒng)智能體