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基于悬架系统的车辆动力学控制仿真研究

作　者: 付振
导　师: 许沧粟
学　校: 浙江大学
专　业: 车辆工程
关键词: 半主动控制 滑模控制 协调控制 电流变 仿真
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,为提高汽车的平顺性、操纵稳定性和安全性,各种电子控制技术得到了巨大的发展和广泛的应用,研究基于悬架控制的底盘动力学对提高汽车的总体性能有着非常重要的意义。本文首先分析了道路不平度的表示和时域仿真计算的优势,推导了路面随机激励的时域方程。在介绍电流变液基本特性的基础上,提出基于电流变阻尼悬架的半主动控制策略,并建立了1/4、1/2以及整车的车辆动力学模型。根据滑模控制理论,采用极点配置法进行切换超平面的设计,对1/4模型应用比例切换的控制方法来确定控制率,并用RBF神经网络对有效控制力的开关项了进行了优化,对1/2和整车模型分别采用顺序启动递阶算法和自由递阶法进行多变量滑模变结构控制器的设计,研究了系统在随机激励条件下的悬架各项性能的控制效果,结果显示本文设计的滑模控制器性能稳定,控制后悬架各性能参数在时域和频域中均得到明显改善,证实了半主动悬架滑模控制器设计的有效性。目前很多电子控制系统仅是优化了车辆行驶过程中的某一性能,没有考虑车辆在行驶过程中,各子系统之间产生的相互影响和相互干扰,本文将悬架系统纳入汽车动力学协调控制之中,采用滑模控制策略设计了半主动悬架和制动防抱死系统的协调控制器,仿真结果表明所设计的控制器不仅可以有效的防止车轮抱死,显著缩短制动距离和制动时间,同样也可以改善制动时乘员的乘坐舒适性,改善了汽车的整体性能。车辆底盘协调控制是今后汽车控制发展的一个重要方向。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-17
  1.1 课题研究的背景和意义  7-8
  1.2 本课题国内外研究现状及发展趋势  8-15
    1.2.1 半主动悬架研究概述  8-13
    1.2.2 汽车协调控制及其研究动态  13-15
  1.3 本文的主要研究内容  15-17
2 半主动悬架系统数学基础  17-36
  2.1 路面输入及其模型  17-23
    2.1.1 路面频域模型  17-19
    2.1.2 路面时域模型  19-23
  2.2 电流变减振器  23-26
    2.2.1 电流变液的基本特性  23-25
    2.2.2 电流变减振器模型  25-26
  2.3 悬架系统的性能评价指标  26-28
  2.4 悬架的动力学模型  28-35
    2.4.1 悬架动力学模型的简化  28-31
    2.4.2 悬架动力学方程的建立  31-35
  2.5 小结  35-36
3 半主动悬架系统滑模控制器的设计  36-75
  3.1 滑模变结构控制理论  36-44
    3.1.1 滑模变结构定义  36
    3.1.2 滑模变结构控制系统的基本特性  36-39
    3.1.3 滑模变结构控制系统的设计方法  39-44
  3.2 1/4模型半主动悬架滑模控制  44-56
    3.2.1 参考模型  44-45
    3.2.2 滑模变结构控制器设计  45-46
    3.2.3 仿真计算分析  46-51
    3.2.4 基于RBF神经网络的滑模控制优化  51-56
  3.3 1/2模型半主动悬架滑模控制  56-63
    3.3.1 切换超平面的设计  56-58
    3.3.2 滑动模态控制器的设计  58
    3.3.3 仿真计算分析  58-63
  3.4 整车模型半主动悬架滑模控制  63-73
    3.4.1 切换超平面的设计  63-66
    3.4.2 滑动模态控制器的设计  66-67
    3.4.3 仿真计算分析  67-73
  3.5 小结  73-75
4 半主动悬架与ABS的协调控制  75-83
  4.1 车辆系统模型  75-76
    4.1.1 单轮车辆制动模型  75-76
    4.1.2 轮胎模型和路面输入  76
  4.2 协调控制策略及控制器设计  76-78
    4.2.1 ABS滑模变结构控制器设计  77-78
    4.2.2 半主动悬架的滑模控制  78
  4.3 仿真计算分析  78-81
  4.4 小结  81-83
5 总结和展望  83-85
  5.1 研究工作总结  83
  5.2 进一步研究与展望  83-85
参考文献  85-91
致谢  91-92
攻读硕士学位期间发表的论文  92

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 行走系统 > 悬挂
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