车辆半主动悬架的模糊控制与仿真

1、车辆半主动悬架的模糊控制与仿真刘波陈翀方敏（西华大学交通与汽车工程学院，成都）（四川大学计算机学院，成都），（，）（，）文章编号：（）【摘要】以半主动悬架为研究对象，建立了基于参考模型的模糊控制器，利用和建立车辆二自由度力学模型进行仿真，并对结果进行分析，证明该控制策略的有效性以及利用该软件建模的方便性和可行性。关键词：半主动悬架；模糊控制；仿真【】，：；!"!"! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

2、 ! ! ! "! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "来稿日期：中图分类号：，文献标识码：由于现代汽车越来越多地采用独立悬架，因此对悬架系统的研究大都是针对自由度汽车模型进行的，这种分析方法简单且不失研究的重要性。仿真工具简介是面向工程系统的高级建模仿真软件，它使您能对任何元件和系统的动态性能进行仿真计算。友好的用户界面和不断改进的基于工程实践的众多应用库使得软件的使用简单可靠，从而为工程设计提供了快速、准确的解决方案。它是一个图形化的开发环境，适合于工程系统的建模，仿真和动态性能分析。是以复数矩阵作为基本单元的一种程序设计工具，

3、中集成了具有动态系统建模、仿真工具的。是面向传递函数、方框图的动态仿真工具。仿真具有可视化的编程效果，能够实时控制参数，有效地对数据输入输出进行分析。建立模型具有简单、形象的特点，则更偏重于体现其数学模型本身，逻辑性绞强。两者利用接口技术，有机地结合在一起，使模型建立既直观且不失研究的准确性。车体模型及路面谱此系统模型，如图所示。为非簧载质量，为簧载质量，为悬架弹簧刚度，为车轮弹簧刚度，为阻尼器。由于现代汽车越来越多的采用独立悬架，故分别讨论前轮载荷与前轴，后轮载荷与后轴所构成的两个双质量系统的振动，即车体模型，方法简单且可靠。图车体模型由于仿真需要路面信号输入，该计算机仿真模型，这里用两种方

4、法得到路面谱：（）当行驶车速稳定时，在时间域内路面速度的输入为白噪声，当车速恒定（）时，汽车垂直功率谱为一常数，于是路面轮廓可由白噪声通过一个积分器产生；（）整形滤波器得到的随机路面轮廓，该路面激励由谱分析以及相关知识可得可以消除时间序列中的直流分量和均值漂移成分。（以级公路路面谱为例，由可建立随机路面白噪声输入模型和整型滤波器输入模型，如图所示。（）（）图随机路面输入模型机械设计与制造第期年月偏差的变化! 控制量偏差模糊化逻辑惯现非模糊化输出控制策略（）半主动悬架根据汽车行驶状态的动力学要求，通过改变减振器的节流口面积或调节节流阀开度来调节液力减振器的阻尼，以改善悬架的振动特性。调节悬架刚度

5、或刚度、阻尼同时调节的半主动悬架也在汽车工程中采用。为减少执行组件所需的功率，主要采用调节减振器的阻尼系数法，只需提供控制阀、控制器和反馈调节器所消耗的较小功率即可。（）随着汽车结构和功能的不断改进和完善，研究汽车振动，设计新型电控系统从而将汽车振动控制到最低水平已经成为提高现代汽车品质的重要措施。近年来随着电子技术、微机控制技术以及现代控制理论的发展，对汽车悬架的最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络控制等的研究不仅在理论上取得令人瞩目的成绩，同时已开始应用于实际汽车悬架生产当中。在我国，模糊控制理论的研究始于年，系统采用输出反馈的模糊控制策略，使控制规律相对简单，且能降低成本。控制器

6、的设计选取参考模型和实际悬架模型的车身垂直速度信号的差值及其变化作为模糊控制器的输入信号，输出信号为可变阻尼减振器的阻尼力。模糊逻辑控制器结构框图，如图所示。图模糊逻辑控制器结构对于输入输出变量，我们都采用个语言模糊子集来确定，即（负大）、（负中）、（负小）、（零）、（正小）、（正中）、（正大）。输入变量及以及输出变量的模糊子集采用三角形隶属函数。模糊控制规则是模糊控制器的个重要组成部分，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，即它们之间的模糊关系。模糊控制规则是根据人们的思维，以模糊推理的方式给出的。模糊控制器中个输入量用个语言模糊集来描述，形成条控制规则。控制规则的形式为：（）

7、（）（）（，）建立模糊规则表如下，如表所示。表模糊控制规则表仿真模型与结果提出的天棚阻尼（）悬架模型，在实际车辆中是不存在的，是一种理想模型。本模型以天棚阻尼悬架为参考，选择车体的速度和加速度为主要控制目标，通过反馈控制，力争使总的控制效果达到最佳。利用进行仿真，模型（图略）。部分参数为，。模型首先利用软件机械库的一些元器件构造了天棚阻尼悬架和半主动悬架模型，简单、直接。紧接着用到信号库的一些元器件对随机路面谱输入模型以及方波、正弦波激励进行了构建，且对响应输出进行了分析控制。根据模糊控制器设计思想，利用的工具箱对控制器进行了仿真。利用与接口，使得控制器与悬架模型联系起来，实现了对车辆半主动悬架模糊控制的动力学仿真，如图所示。车辆模型经过编译转换成函数，导入中，运行仿真，通过可以方便的对模型参数进行调节，如图所示。图软件接口设置图参数调节同时可通过和分别输出仿真结果，结果相同有效，结果如下。从正弦信号的位移响应曲线可以看出控制后车身位移没有发生明显的滞后现象；从方波信号的位移响应曲线来看，车身振动频率稳定，并且没有发生急剧的不规则变化。从随机路面谱输入的位移响应曲线可看出车身位移明显衰减（图略）。结语在建立汽车两自由度动力学模型的基础上，利用软件可以比较准确地对汽车动力学进行仿真分析，可以方便的建立随机路面谱模型，响应模型，还能利用其软件的友好性与联立