汽车悬架的半主动控制系统MATLAB2

鉴于二自由度模型的汽车半主动悬挂系统设计作者：侯书毅指导老师：宋宇（安徽农业大学工学院 04级机械设计制造及其自动化合肥 230036）纲要：汽车悬架系统性能的好坏直接影响汽车的乘坐舒坦性和操控安全性。

传统的被动悬架因为其参数固定不变，而悬架性能不够理想；主动悬架虽性能较好，但是需要耗费过多的能源，都没有被宽泛应用，近来几年来半主动悬架因其不需要过多的能源，且其性能也靠近于主动悬架，所以半主动悬架的发展远景有待看好。

关于汽车半主动悬架系统的建模，分别以阶跃函数和白噪声为输入并进行PID 控制，利用matlab语言强盛的算法能力对其编制仿真控制软件，并在simulink 环境下对汽车1/4半主动悬架模型进行计算机仿真，仿真结果表示，此算法设计的PID控制器有优异的性能指标。

要点词：PID；控制器；Matlab;半主动悬架1 前言汽车自19世纪末出生到现在100余年时期，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展，写下了人类近代文明的重要篇章。

汽车是数目最多、最普及、活动范围最宽泛、运输量最大的重要的现代化陆地交通工具。

能够断言，没有哪一种机械产品像汽车那样对人类社会产生这样宽泛而深远的影响。

跟着制造工艺的不停发展，汽车的外形愈来愈流线化，速度也在不停上涨。

但是人们对汽车的要求其实不仅限于这些，人们对汽车的乘坐舒坦性提出了更高的要求。

汽车的悬架设计的利害直接影响到汽车行驶的平顺性、驾驶的舒坦性、行驶的安全性等，此中，舒坦性是轿车最重要的使用性能之一。

舒坦性与车身的固有振动特征有关，而车身的固有振动特征又与悬架的特征有关。

所以，汽车悬架是保证乘坐舒坦性的重要零件。

同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连结的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要零件。

所以，汽车悬架常常列为重要零件编入轿车的技术规格表，作为权衡轿车质量的指标之一。

从控制力学角度将过去的惯例悬架称为被动悬架,被动悬架性能渐渐知足不了人们的需要，跟着科学的发展以及社会的进步，近来在汽车工业相续出现性能更为优胜的主动悬架和半主动悬架，此中主动悬架耗能较大，而半主动悬架又以低能耗和结构简单，将会被看好，并且已经遇到了许多汽车生产厂家以及汽车设计师们的喜爱。

车辆半主动悬架的模糊控制与仿真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2自由度1/4汽车模型进行的, 这种分析方法简单且不失研究的重要性。

1 仿真工具简介AMESim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。

MATLAB是以复数矩阵作为基本单元的一种程序设计工具,MATLAB中集成了具有动态系统建模、仿真工具的SIMULINK。

SIMULINK是面向传递函数、方框图的动态仿真工具。

SIMULINK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。

AMESIM建立模型具有简单、形象的特点, SIMULINK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。

2 车体模型及路面谱此系统模型, 如图1所示。

m2为非簧载质量, m1为簧载质量,k2为悬架弹簧刚度, k1为车轮弹簧刚度, c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1/4 车体模型,方法简单且可靠。

图1 1/4 车体模型由于仿真需要路面信号输入, 该计算机仿真模型, 这里用两种方法得到路面谱:(1) 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(v=20m/s) 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;(2) 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A级公路路面谱为例, 由AMESIM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2所示。

基于Matlab的汽车半主动悬架动力学仿真与分析
刘海生;付正飞
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2008(037)008
【摘要】建立了半主动悬架汽车1/4动力学仿真模型,用谐波叠加法构成的路面不平度作为路面激励,利用Matlab/Simulink软件,对某一车型数据进行了动力学仿真和分析,仿真输出量可作为评价半主动悬架的控制方法和有关平顺性结构参数的依据.
【总页数】3页(P99-100,137)
【作者】刘海生;付正飞
【作者单位】襄樊学院机械系,湖北襄樊,441053;襄樊学院机械系,湖北襄
樊,441053
【正文语种】中文
【中图分类】U463.33;TP391.72
【相关文献】
1.基于MATLAB的汽车半主动悬架系统仿真分析 [J], 杜浩铭
2.基于ADAMS和MATLAB的汽车半主动悬架的仿真研究 [J], 吕魁超;赵玉河;郭建亭
3.基于Adams/Car和Matlab/Simulink的汽车半主动悬架模糊控制研究 [J], 徐志强;高瑞贞;张京军;韩卫沙
4.基于SIMPACK和MATLAB的汽车半主动悬架模糊控制及联合仿真 [J], 刘勺华;
贝绍轶;赵景波;陈龙
5.基于 MATLAB 的汽车半主动悬架振动控制 [J], 吴凯;刘梦安
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基于SIMPACK和MATLAB的汽车半主动悬架模糊控制及联合仿真刘勺华;贝绍轶;赵景波;陈龙【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)012【摘要】在车辆行驶平顺性的研究中,为弥补传统数学建模方法不能完全反映实际整车行驶动态特性的缺点,以多体动力学仿真软件SIMPACK为平台,建立昌河某微型轿车的整车多体动力学模型.利用MATLAB设计半主动悬架模糊控制器,并进行联合仿真分析.仿真结果表明:车速为40km/h时,与被动悬架系统相比,车身垂直加速度、车身俯仰角速度标准差和峰值分别降低了10.76％、18.03％、20.48％、12.13％.有效衰减了车体振动,缓和了路面的振动冲击,改善了整车行驶平顺性,提高了乘坐舒适性.【总页数】3页(P64-66)【作者】刘勺华;贝绍轶;赵景波;陈龙【作者单位】常州机电职业技术学院汽车工程系,常州213164;江苏技术师范学院机械与汽车工程学院,常州213001;江苏技术师范学院机械与汽车工程学院,常州213001;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.33【相关文献】1.基于 SIMPACK和 MATLAB的 ABS联合仿真 [J], 黄鼎友;张德华2.基于Adams/Car和Matlab/Simulink的汽车半主动悬架模糊控制研究 [J], 徐志强;高瑞贞;张京军;韩卫沙3.基于联合仿真的汽车半主动悬架模糊控制分析 [J], 郝博然;卞学良;窦占峰;朱玉刚4.基于联合仿真的汽车半主动悬架模糊控制分析 [J], 郝博然;卞学良;窦占峰;朱玉刚;5.基于ADAMS和MATLAB联合仿真的四轮转向汽车模糊控制研究 [J], 石志康因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

汽车悬架系统的半主动控制
王洪礼;孙景
【期刊名称】《天津大学学报》
【年(卷),期】1996(29)2
【摘要】利用两自由度半主动汽车悬架系统模型，推导出其自适应双线性最优控制方案，并进行相应的仿真实验，实验结果表明，应用该方案不仅大大减轻车身的振动，而且可解决车体振动，动行程、车轮动载荷三者之间的矛盾。

【总页数】6页(P177-182)
【作者】王洪礼;孙景
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U463.33
【相关文献】
1.汽车悬架系统阻尼半主动控制研究 [J], 韩西;钟厉
2.时滞正反馈控制下汽车悬架系统的多目标优化 [J], 刘建均;孙艺瑕;李胜
3.轮毂电机电动汽车悬架系统优化研究 [J], 任洪卓;陈双;张宇涵
4.混联汽车悬架系统减振性能分析与优化 [J], 李凡杰;李小彭;沃旭;闻邦椿
5.双频激励下含分数阶非线性汽车悬架系统的混沌研究 [J], 常宇健;孙亚婷;陈恩利;李韶华;邢武策
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基于ADA MS 和MAT LAB 的车辆半主动悬架系统的研究张为春,戴　成(山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博　255049)摘要:基于Ada m s 建立了整车多体系统动力学仿真模型,基于VB 编写了国家B 级路面生成程序,并将模型和程序导入Matlab,在Matlab /Si m ulink 环境下建立模糊控制系统,进行基于Ada m s 与Matlab 的联合仿真,实现虚拟环境下车辆行驶平顺性的仿真研究。

研究结果表明,模糊控制的半主动悬架系统明显减少了车辆振动,因此,有效地改进了车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。

关键词:半主动悬架;模糊控制;联合仿真中图分类号:U463.33+2 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2010)01-0045-02Research of Veh i cle Sem i 2acti ve Suspen si on SystemBa sed on ADA M S and M ATLABZHAN G W ei 2chun,DA I Cheng(School of Trans port and Vehicle Engineering,Shandong University of Technol ogy,Zibo 255049,China )Ab s tra c t:M ulti 2rigid 2body dynam ics si m ulati on model of vehicle was established by Adam s,and generating p r ogramof nati onal B 2r oad was comp iled by VB s oft w are .Then the model and p r ogram were i m ported t o Matlab .I n Matlab /si m ulink,fuzzy contr ol syste m was established .By the co 2si m ulati on based on Ada m s and M atlab,the research of vehicle ride perf or mance in virtual envir on ment was realized .The si m ulati on result shows that fuzzy contr ol se m i 2active sus pensi on can reduce the vibrati on of the vehicle and i m p r ove its ride comf ort .Key wo rd s:Se m i 2active sus pensi on;Fuzzy contr ol;Co 2si m ulati on 悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。

汽车半主动悬架控制策略研究引言随着车辆性能和安全要求的不断提高，汽车悬架系统的控制策略成为了研究的焦点之一、半主动悬架系统是一种利用电控阻尼机构来调整悬架刚度和阻尼的悬架系统，在提高车辆操控性能的同时也能提高乘坐舒适度。

本文将对半主动悬架系统的控制策略进行详细阐述和研究。

一、半主动悬架系统概述半主动悬架系统是一种通过调整悬架系统的刚度和阻尼来适应不同驾驶条件的悬架系统。

相比于传统的被动悬架系统，半主动悬架系统具有更高的悬架效率和更好的车辆操控性能。

半主动悬架系统通常由电液或电磁调节阻尼器、传感器和控制器组成。

二、半主动悬架系统的控制策略半主动悬架系统的控制策略主要包括基于前馈控制和反馈控制的方法。

1.前馈控制前馈控制是通过预先规划的动作来控制悬架系统的刚度和阻尼。

前馈控制可以根据车辆的加速度、刹车、转向等信号提前调整悬架系统的刚度和阻尼，以提高车辆的操控性能和乘坐舒适度。

例如，在车辆急刹车时，可以通过增加悬架系统的刚度和阻尼来提高制动效果和稳定性。

2.反馈控制反馈控制是根据实时的车辆状态和环境信息来调整悬架系统的刚度和阻尼。

反馈控制通常采用模糊控制、PID控制或基于模型的控制方法。

这些方法可以通过将车辆的状态与期望的状态进行比较来实现悬架系统的调整。

例如，在车辆通过不平路面时，反馈控制可以根据车辆的垂直加速度和悬架行程来调整悬架的刚度和阻尼，以提高乘坐舒适度。

三、半主动悬架系统的优势与应用半主动悬架系统相比于传统的被动悬架系统具有以下优势：1.提高悬架效率：半主动悬架系统可以根据实时的驾驶条件和车辆状态来调整悬架的刚度和阻尼，以提供最佳的悬架效果。

2.改善车辆操控性能：半主动悬架系统可以根据不同驾驶需求提供不同的悬架刚度和阻尼，以提高车辆的操控性能和稳定性。

3.提高乘坐舒适度：半主动悬架系统可以根据路面状况和车辆状态调整悬架的刚度和阻尼，以提供更好的乘坐舒适度。

半主动悬架系统广泛应用于高档轿车、SUV和跑车等车型。