汽车主动悬架的模糊控制仿真分析毕业论文.doc

毕 业 论 文（设计）论文题目 汽车主动悬架模糊控制仿真研究 姓 名 学 号 院 系 专 业 指导教师 职 称 教授 中国合肥2012/5/15摘要现代汽车除了保证其基本性能之外还致力于提高安全性与舒适性，悬架就必须进行相应的改进。该篇论文主要对用于汽车主动悬架的模糊控制器进行了研究，以阶跃函数和模拟路面时间历程为输入对汽车1/ 4 主动悬架模型进行计算机仿真, 并与被动悬架模型进行对比分析, 结果表明: 用该模糊控制器控制的主动悬架,汽车的舒适性和安全性都得到了明显改善, 是一种较为理想的模糊控制器。用仿真分析的方法来充分说明模糊控制能够调整悬架使之适应不同的路面，以保证悬架具有最佳的平顺性和操纵稳定性。另外，Matlab的模糊控制工具箱使得模糊控制易于操作，Simulink构建的系统模型不仅不需要编程，而且操作简单，可以提高工作效率。模糊控制器控制汽车主动悬架对道路的适应性也较强，是一种较为理想的模糊控制器使得我们可以也说明本次设计的仿真软件可以对汽车主动悬架系统进行有效合理的仿真计算，而且也证明了在主动悬架系统中使用模糊控制方法来实现控制过程的可行性。关键词：汽车 主动悬架 模糊控制器 计算机仿真目录1 绪论3 1.1 悬架的概述4 1.2 模糊控制理论的概述52 汽车主动悬架的建模5 2.1 主动悬架系统模型分类5 2.2 两自由度I4模型6 2.3 系统仿真技术简介7 2.4 路面激励信号模型及悬架系统评价参数9 2.5 小结103 基于14汽车主动悬架系统模型的模糊控制10 3.1 模糊控制策略简介10 3.2 输入输出变量模糊子集12 3.3 模糊控制规则13 3.4 模糊控制器14 3.5 模糊判决164 Simulink建模及分析16 4.1 系统模型的建立16 4.2 仿真结果及分析17 4.3 小结195 总结20参考文献 20致谢22插图和附表清单表1-1汽车悬架分类6表2-1 路面激励类9表3-1控制力变化量U的隶属函数参数12表3-2模糊控制规则表13图2-1 1/4悬架模型8图3-1 模糊控制器系统方框图11图3-2二维单变量模糊控制器系统框图11图3-4车身速度隶属度曲线12图3-3 车身加速度隶属度曲线12图3-5模糊推理系统（FIS）编辑器 14图3-6 模糊规则编辑器14图3-7隶属度函数编辑器 14图3-8规则观察器14图3-9规则曲面查看器14图4-1仿真模型图16图4-2 被动悬架车身位移图17图4-3 主动悬架车身位移图17图4-4被动悬架车身速度图17图4-5 主动悬架车身速度图17图4-6被动悬架车身加速度图17图4-7 主动悬架车身加速度图17图4-8 被动悬架车身位移图18图4-9 主动悬架车身位移图18图4-10 被动悬架车身速度图18图4-11 主动悬架车身速度图18图4-12 被动悬架车身加速度图 18图4-13 主动悬架车身加速度图181引言简单说来，汽车悬挂包括弹性元件、减振器和传力装置等三部分，分别起缓冲、减振和受力传递的作用。 从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小、质量小、无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器又指液力减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。 是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。它汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬架系统的中枢是一个微电脑，悬架上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。因此，桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮，轿车就会自动设置在最佳的悬架状态，以求最好的舒适性能。 主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款Cl型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。汽车主动悬架实际上是一个动力驱动系统，它靠一定的能量向悬架部件提供动力并对能量的大小进行控制，它无固定的弹性特性和阻尼特性，弹簧和阻尼器被取代，能够根据路面的情况在车轮和车身之间主动及时的调整和产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优减振状态，来达到同时改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性的目的。本课题采用了模糊控制以车身加速度、悬架动挠度和车轮动载荷作为悬架性能的评价指标，对四分之一车体两自由度主动悬架的数学模型在MatlabSimulink的仿真环境中，进行一系列仿真，得到悬架在时域内的动态响应。1.1 悬架的概述现代汽车中的悬架有两种，一种是从动悬架，另一种是主动悬架。从动悬架即传统式的悬架，是由弹簧、减振器（减振筒）、导向机构等组成，它的功能是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为从动悬架。而主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。悬架的分类被动悬架半主动悬架主动悬架三类悬架模型示意简图工作原理固定特性的弹簧，阻尼减震阻尼可调消调节车与轮之间的的作用力，主动消振控制方式无电动，液压，气动调节阻尼电动，液压，气动的力发生器调节元件弹簧，阻尼固定的机械减振器可调阻尼值的自动控制减震器自动控制发生器，主动减震频宽带无限制20Hz15 Hz垂直力学特性改善无改善中等大范围横向力学特性改善无改善中等大范围成本小中很大能量消耗无很小很大表1-1 汽车悬架分类1.2 模糊控制理论的概述模糊控制是自90年代以来被应用在车辆悬架系统中的新型控制方法，其最大特点是允许控制对象没有精确的数学模型，用语言变量代替数字变量，这样在控制过程中就包含有大量人的控制经验和知识，即与人的智能行为相似，从而提高了理论的可行性。模糊控制器的输入量和输出量均必须用自然语言的形式描述，而不是以数值形式给出。1965年，美国的自动控制理论专家扎德(LAZadah)在加州大学首先提出了模糊集合的概念，开创了模糊数学及其应用的新纪元。1973年，他继续丰富和发展了模糊集合论，提出了一种把逻辑规则的语言转化成相关控制量的思想，从而为模糊控制的形成奠定了基础他同时指出，模糊控制方法与通常分析系统所用的定量方法在本质上是不同的，它有三个主要特点：(1)语言标量代替数学变量或两者结合应用；(2)用模糊条件语句来描述变量间的函数关系；(3)用模糊算法来描述复杂关系。从此，模糊逻辑成为人们研究的一个热门课题，模糊控制技术的最大特点是适宜于在各个领域中广泛的应用。模糊控制在化工，机械，冶金，工业炉窖，水处理，食品生产等多个领域中得到应用。汽车主动悬架系统振动控制方法研究模糊控制充分显示了在大规模系统，多目标系统，非线性系统以及无适当传感器可检测的系统中的良好应用效果。我国模糊控制理论及应用的研究工作是从1979年开始的，大多数是在高等院校和研究所中进行理论研究，如对模糊控制系统的结构、模糊推理算法、自学习和自组织模糊控制器以及模糊控制稳定性问题等的研究。2 汽车主动悬架建模2.1主动悬架系统模型分类悬架系统是一个非常复杂的振动系统，对其动力学特性进行精确的描述、分析以及求解都是相当困难的。悬架系统的特点有以下几个特点：a：不确定性(悬架系统的特性参数非常多，建立模型时如果有一些影响因素没有充分考虑，则在建立模型时忽略的因素发挥作用与否将直接导致系统的不确定性)。b：非线性(主要包括轮胎的非线性刚度及阻尼，弹簧的非线性、减振器的不对称性阻尼及轮胎的跳空现象等，另外，悬架系统各参数存在大量耦合，因此系统具有很多非线性因素。而实际应用的模型往往是线性的，难以保证高精度)。c：时变性(悬架系统的一些物理参数在使用过程中会随时间的推移而发生相应的变化，如减振器油液的粘度、弹性元件的刚度、悬置质量等，在实际应用中这些变化是不可避免的，它们轻则导致系统难以迅速准确地达到控制目标，严重的甚至使整个系统失稳)。鉴于悬架系统的复杂性，所以在推导悬架的数学模型过程中，应根据分析问题和研究侧重点的要求进行简化，忽略一些次要因素。综合现有的研究成果，汽车悬架系统模型有三种建模形式： (1)两自由度四分之一车体模型(2)四自由度半车模型(3)八自由度或十自由度的整车模型。2.2 两自由度I4模型研究悬架的概念设计和控制理论时，常采用四分之一车体模型，它能较好的体现垂直振动的问题，本文研究模型是并联式主动悬架，这种悬架是在被动悬架基础上加作动器，可以节省作动器的能耗。如图：图2-1 1/4悬架模型由机械振动学的研究方法，建立两自由度主动悬架的动力学方程： （2-1）（2-2）对上式中若令u=O，则主动悬架模型退化为被动悬架，本文以后章节将利用被动模型的计算结果和主动模型的结果作以比较。其中各符号含义：ml为非悬置质量，m2为悬置质量，Z1为非悬置质量质心的垂直位移，Z2为悬置质量质心的垂直位移，Z0为路面激励，K1为轮胎等效刚度，K2为悬架弹簧等效刚，为非悬置质量质心的垂直速度，z2为悬置质量质心的垂直速度，为非悬置质量质心的垂直加速度，为悬置质量质心的垂直加速度，u为作动器的控制力，c：为悬架等效阻尼。本文采用参数如下：m1=36，m2=240，k1=160000，k2=16000，c=98023系统仿真技术简介系统仿真是近几十年发展起来的综合性技术科学，它是分析评价现有系统运行状态或设计优化系统性能与功能的一种先进而有效的技术手段，系统仿真可缩短设计周期、降低费用。在工程设计、航空航天、交通运输、生态环境、通信网络和计算机集成等领域中有着广泛的应用。系统仿真所必须遵循的基本原则即是相似原理几何相似、环境相似和性能相似。系统仿真按所建立的模型的性质可分为物理仿真、数学仿真及数学物理混合仿真。Matlab是Math Works公司于1982年推出的一套进行数学运算和数据处理的一种交互式程序设计的高技术工程计算语言，Matlab是Matrix Laboratory即矩阵实验室的缩写，最初由UNPACK和EISPACK计划研制，主要用于方便矩阵的存取，其基本元素是无需定义维数的矩阵。经过十几年的完善和扩充，现已成为解决数学问题的最重要的工具之一。广泛应用于应用数学、物理、化学、工程、经济等几乎所有需要进行复杂数学计算的场合，是一种集科学计算、图象处理、声音处理于一身的具有广泛应用前景的计算机高级编程语言。Matlab所提供的函数及基本工具箱函数，而且可以方便地构造出专用的函数，从而大大扩展了Matlab的应用范围。Simulink是运行在Matlab环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包，它是由Math Works公司在1990年前后推出的产品，其名字有两重含义，仿真(simu)与模块连接(1ink)，表示该环境可以用框图的方式对系统进行仿真。Simulink提供的面向框图的仿真及概念仿真功能，使得用户能很容易地建立各种复杂的系统模型，从而对其进行准确的仿真。使用Simulink可以很容易创建新的模型，或者是修改旧的模型。仿真过程是交互的，可以随时修改参数，并且能够立即看到仿真结果。在Simulink中能够直接访问Matlab中所有的工具箱，并可得到可视化的分析结果。此外，Simulink还提供了各种工程应用中可能使用的模块，如电机系统、机构系统、通信系统等的模块集，这是目前其他计算机语言无法做到的它支持线性和非线性系统，能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模，它同样支持具有多种采样速率的系统瞄制。2.4 路面激励信号模型及悬架系统评价参数路面激励信号模型：路面的激励信号可以分为冲击和振动两类。结合系统仿真模型列表说明如下：表2-1 路面激励类路面激励激励信号实际产生原因对人员车辆实际影响相对的激励信号模型振动来自于持续的不平路面例如沥青，沙石路面振动的时间相对较长，会对人员造成不适，损害车辆的机械性能用白噪声代替实际的小的不平整的路面冲击路面突变处，如坑洼路面冲击大，会对车辆或者人员造成损伤冲击往往用阶跃，巨型脉冲，三角波或者正弦波代替其中白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。此信号在各个频段上的功率是一样的，由于白光是由各种频率(颜色)的单色光混合而成，因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”，此信号也因此被称作白噪声。相对的，其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声。根据牛顿运动定律，在对其进行受力分析的基础上，建立其动力学方程，以此作为本文控制策略仿真的基础。另一方面建立了路面激励模型，提出悬架性能的评价标准，将路面的激励信号分为冲击和振动两类，并选用白噪声信号模拟实际的持续小的不平整路面振动，选用阶跃与矩形脉冲来模拟实际凸起和凹坑的冲击。再者按照车辆设计要求的平顺性和操纵稳定性。选取了车身的加速度，悬架动挠度和车轮动载荷三项指标作为悬架性能的评价参数。为下一步的仿真研究做好了准备工作。3 基于14汽车主动悬架系统模型的模糊控制31模糊控制策略简介模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制方法。是智能控制的主要方法之一，它的知识模型是由一组模糊推理产生规则构成的，它的人机对话能力较强，能够方便地将专家的经验知识和思想加入到知识模型中。模糊集合是一种特别定义的集合，它可用来描述模糊现象。有关模糊集合、模糊逻辑等的数学理论，被称为模糊数学。它与经典集合是不同的。经典集合是具有精确边界的集合。经典集合对集合中的对象关系进行严格的划分，一个对象要么完全属于这个集合，要么就完全不属于这个集合，不存在介于两者之间的情况。模糊集合是没有精确边界的集合，即从属于一个集合到不属于一个集合之间的转变是逐渐的，这个平滑的转变是由隶属函数来表征的。对这类系统的控制，模糊控制的诞生就显得意义重大。因为模糊控制不强求建立数学模型，根据实际系统的输入输出数据，参考现场操作人员的运行经验，就可对系统进行实时控制。模糊控制获得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特点咄引：a：模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，其依据是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。b：由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。c：基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异，但一个系统的语言控制规则却具有相对独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折衷的选择，使控制效果优于常规控制器。d：模糊控制是基于启发性知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。e：模糊控制系统尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。由上述可知，模糊控制的控制算法是基于若干条控制规则，算法非常简捷，所以其适合于像汽车这一类部分参数经常变化以及要在不同道路条件下工作的非线性、时变动态系统。要设计一个模糊控制器以实现语言控制，必须解决，以下称为模糊控制器结构的三个方面问题：(1)精确量的模糊化，把语言变量的语言值化为某适当论域上的模糊子集。(2)模糊控制算法的设计，通过一组模糊条件语句构成模糊控制规则，并计算模糊控制规则决定的模糊关系。(3)输出信息的模糊判决，并完成由模糊量到精确量的转化。具有上述模糊控制器的系统方框图，如图所示。图3-1 模糊控制器系统方框图基本模糊控制器的设计：模糊控制器结构名称是根据输入变量和输出变量的个数，可分为单变量控制系统和多变量控制系统。在模糊控制系统中也可类似地划分为单变量模糊控制和多变量模糊控制。单变量模糊控制器按其输入变量的个数可定义模糊控制器的维数。分类为一维单变量模糊控制器，二维单变量模糊控制器等。其中二维模糊控制器的两个输入变量基本上都选用受控量和给定输入的偏差e和偏差变化率ec，它能够较严格地反映受控过程中输出变量的动态特性，采用较广泛。而一维模糊控制器的输入变量常选择为受控量和输入给定的偏差量E。在模糊控制中，模糊控制器的作用在于通过计算机，根据由精确量转化来的模糊输入信息，按照总结手动控制策略取得的语言控制规则进行模糊推理，给出模糊输出判决，并再将其转化为精确量，作为反馈送到被控对象的控制作用。常用到的二维单变量模糊控制器系统框图如图所示：图3-2二维单变量模糊控制器系统框图32主动悬架模糊控制的仿真模型本文设计的模糊控制器，其输入输出变量均选择7个模糊语言变量值（又称模糊子集）来描述，即负大（NL），负中（NM），负小（NS），零（Z），正小（PS），正中（PM），正大（PL）。输入变量车身加速度a和车身速度v的模糊子集采用钟形隶属函数，该函数可由下面的通式来表示： （3-1）其中ai，bi，ci集合唯一确定了语言变量Li所对应的隶属函数的形状，同时它也组成了模糊控制器的可调整参数序列。借助试错法对控制器的特性进行调整，使其性能达到最优。 模糊控制器的输入变量车身加a，如图：图3-3 车身加速度隶属度曲线车身速度v的隶属函数曲线如图所示:图3-4车身速度隶属度曲线输出变量控制力变化的各语言变量的参数设U置如表所示：变量NLNMNSZPSPMPL-6-4-20246表3-1控制力变化量U的隶属函数参数3.3模糊控制规则模糊控制规则是模糊控制器的一个重要组成部分，它用语言的方式描述了控制器输入量和输出量之间的关系，即它们的模糊关系。模糊控制规则是根据专家或者熟练操作人员的控制经验，以推理的方式给出的。或者首先给出一种模糊控制规则，然后经过不断调整，得到最终模糊控制规则。本控制器的两个输入量分别采用7个语言模糊集来描述，这样就形成了49条控制规则。 由于车身加速度a和车身速度v这两个量在控制过程中都是需要减小的，所以系统的模糊规则用试错法进行调整，得到的模糊控制规则如表所示：vuaNL NMNSZPSPMPLNLPLPL PMPSPSPSZNMPLPMPSZPSZNSNS PMPSZZZNSNMZ PMPSZZZNSNMPS PMPSZZZNSNMPMPSZNSZNSNMNLPLZNSNS NSNMNLNL表3-2模糊控制规则表在任意时刻t，控制力的变化量u的隶属度由下式确定： （U（t）F（a），（v） （3-2）式(4)中，F表示定义在规则表中的模糊关系。每一个模糊控制规则将形成一个模糊子关系F，而所有模糊子关系的总和即为模糊控制器输入与输出之间的模糊关系，对于任意一组模糊输入a和v，可以用最大_最小合成推理规则对上表进行运算得到模糊子集U。3.4模糊控制器结合本次设计的具体情况及所选取的隶属函数，将上文所提到的模糊控制规则表代入matlab相应的工具箱进行具体数值的拾取，在matlab中，模糊逻辑工具箱中有5个基本工具箱GUI工具用于建立、编辑和观察模糊推理系统（FIS），它们分别是模糊推理系统（FIS）编辑器（图3-5）隶属度函数编辑器（图3-6）、规则编辑器（图3-7）、规则观察器（图3-8）和曲面观察器(图3-9)： 图3-5模糊推理系统（FIS）编辑器 图3-6 模糊规则编辑器图3-7隶属度函数编辑器 图3-8规则观察器图3-9规则曲面查看器3.5模糊判决利用上面的模糊关系F，对于任意一组模糊输入a和v，所求得的控制器输出u是一个模糊集，但被控对象只能接受精确的控制量，这就需要进行输出信息的模糊判决，即将模糊量转化为精确量。目前，在这个转化过程中常用的方法有三种，他们各具有优缺点，本文应用的是高度法(Height method)把模糊子集转化成一个精确的输出量u，计算式为： (3-3)i（u）是用最大-最小法计算出的对应于每条控制规则的输出量u的隶属度，最后将输出量u进行区间变换，得到作用于悬架系统的控制力信号。4 Simulink建模及分析仿真技术不仅是电子计算机应用的一个重要方面，而且也是近几年来迅速发展的一门新兴科学。而所谓仿真，就是用系统模型结合的或模拟的环境条件进行研究或实验的方法。其目的是力求在实际系统建立之前取得近似的实际结果。通过仿真可以估价系统某一部分的性能；可以估价系统的各个部分或各个分系统之间的相互影响，以及它们对系统整体性能的影响；可以比较各种设计方案，已获得的最佳设计方案。4.1系统模型的建立建立仿真模型可以采用微分方程，利用MATLAB/Simulink就可以建立主动悬架系统的仿真模型。在MATLAB的命令窗口下键入Simulink，就可以进入仿真集成环境。Simulink工具箱包含很多模块。比如Sink（输出模块）、Source（输出源模块）、Linear（线性环节模块）、Nonlinear（非线性环节模块）、Connections（连接模块）、Simulink Extras（辅助环节模块），每个模块里面又包含很多模块。根据前面建立的动态物理模型以及推导的数学微分方程，利用MATLABSimulink提供的这些模块便可以方便的建立如图所示的动态仿真模型,然后通过输入参数，在模糊控制器中输入通过模糊推理系统（FIS）编辑器编辑出来的文件，就可以从示波器中，分别得到车身位移图，速度图，加速度图。将已知的参数输入到wokspace，方便以后数据的读取，将编辑好的fuzzy文件导入到workspace中，设定系统仿真的时间，这里设置我4s，运行仿真按钮，得出仿真图。在command中输入set(0,ShowHiddenHandles,On)和set(gcf,menubar,figure)来编辑仿真图形主动悬架的动力学模型在simulink中建立的仿真图4-1如下：图4-1仿真模型图4.2仿真结果及分析仿真模型中变量的取值从工作空间(Workspace)获得，在命令窗口中键入相关仿真参数。对于二自由度被动悬架在命令窗口键入下列语句：m1=36，m2=240，k1=160000k2=16000,c2=980在阶跃输入下悬架仿真结果如下所示:图4-2 被动悬架车身位移图 图4-3 主动悬架车身位移图图4-4被动悬架车身速度图 图4-5 主动悬架车身速度图图4-6被动悬架车身加速度图 图4-7 主动悬架车身加速度图由于要仿真汽车在实际路面上行驶时的特性，本仿真模块输入源当取Band-Limited White Noise有限带宽白噪声经积分后得到仿真路面。其中，有限带宽白噪声的（Noise Power）功率谱权威： (4-1)实际路面上可以看作路面速度功率谱幅值在整个频率范围为一常数，即“白噪声”：（取C级路面）。二自由度悬架系统振动仿真模型在该激励下对应的仿真结果如下列图所示： 图4-8 被动悬架车身位移图 图4-9 主动悬架车身位移图 图4-10 被动悬架车身速度图 图4-11 主动悬架车身速度图 图4-12 被动悬架车身加速度图 图4-13 主动悬架车身加速度图4.3 小结从二自由度四分之一车身悬架的研究中，我们发现：在阶跃输入下，主动悬架比被动悬架的切换速度快，经过模糊控制器控制后，阶跃路面上悬架的稳定时间由原来的4秒变为2秒，车身位移、速度、加速度的峰值均有降低，且波形衰减明显，最终趋于稳定。在白噪声输入下的图形也有着明显的改善，这充分说明模糊控制能够调整悬架使之适应不同的路面，以保证悬架具有最佳的平顺性和操纵稳定性。5 结论在本次课题的设计过程中，我们可以把主动悬架的设计任务最终可归结为寻求合适的控制算法，使之能够根据汽车的运行工况和路面条件，自动的跟踪调节悬架的刚度和阻尼系数达到最佳状态，以保证悬架具有最佳的平顺性和操纵稳定性。而模糊控制作为主动悬架的控制方法之一，更有着其他控制方法无可比拟的优点，如对路面的适应性更强，具有较好的性能。从所得的结果和性能比较可以看出，采用模糊控制方法的悬架，在两种输入的作用下，不仅很好的改善悬架系统的平顺性，而且在一定程度上也改善系统的行驶安全性，这说明本次设计的模糊控制器控制汽车主动悬架对道路的适应性较强，是一种较为理想的模糊控制器使得我们可以也说明本次设计的仿真软件可以对汽车主动悬架系统进行有效合理的仿真计算，而且也证明了在主动悬架系统中使用模糊控制方法来实现控制过程的可行性。另外，Matlab的模糊控制工具箱使得模糊控制易于操作，Simulink构建的系统模型不仅不需要编程，而且操作简单，可以提高工作效率。参 考 文 献1. 余志生主编. 汽车理论. 机械工业出版社. 2000.2. 郑卫国主编. MATLAB程序设计教程.中国水利水电出版社.20053. 冯冬青等编著.模糊智能控制.化学工业出版社.北京.2000.4. 邱晓林等编著.基于MATLAB的动态模型与系统仿真工具.20035. 蔡自兴等编著.智能控制.电子工业出版社.2004.86. 宋晓琳，赵丕云.用于汽车主动悬架的模糊控制器的研究.湖南大学学报.2002.2。7.陈怀琛等编著.MATLAB及其在理工课程中的应用指南.西安电子科技大学出版社.20048.王望予等编著.汽车设计.机械工业出版社.20039.陈家瑞等编著.汽车构造.机械工业出版社.200410. M .V. C Rao and V.PRAHLAD. A tunable fuzzy logic controller for vehicle active suspension systems J.Fuzzy Sets and Systems, 1997,85:11-21 11. S-J Huang, H-C Chao. Fuzzy logic controller for a vehicle active suspension system. Journal of Automobile Engineering, 2000, Vol.214:1-1212. The MathWorks,Inc.Using Simulink(Simulink 4.1).June 2001AbstractSuspension for vehicles, one of important component parts, its vehicle ride comfort, handling and stability, versatility, comfort and vehicle performance of a wide range of life have a great impact, so well designed suspension system to improve the quality of automotive products have great significance. With the speed of todays car and ride comfort, handling and stability, such as integrated high-performance requirements of conventional suspension cannot meet the development of the automobile industry. In this paper, analysis based on vehicle characteristics and the feasibility of simplified model based on simplified, in this based on two degrees of freedom based on fuzzy control of active suspension vibration model dynamics, and then use simulation based on MATLAB toolbox Simulink of the establishment of system simulation models, simulation of the suspension system to step function and simulated time course of the road input the car 1 / 4 Active Suspension computer simulation model. The results show that: active suspension is controlled the fuzzy controller, vehicle comfort and safety have been significantly improved.Keywords ：Vehicle Active suspension Fuzzy controller Simulatio致 谢很感谢宋老师在我做毕业论文期间给予的帮助，宋老师多次询问进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。宋老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，激励我以后学习。这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导，感谢我的同学们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。感谢我的爸爸妈妈，若不是你们对我生命和生活的给予，我将不会去享受大学的时光，你们永远健康快乐是我最大的心愿。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂