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基于MATLAB的汽车主动悬架仿真研究邓利军【期刊名称】《湖北文理学院学报》【年(卷),期】2012(033)002【摘要】针对不同悬架的性能特点,分别建立了被动悬架、主动悬架的车身与车轮两自由度振动模型,基于Matlab软件用白噪声法模拟了路面不平度随机输入,在此基础上,对被动悬架与主动悬架的性能进行了仿真对比.仿真结果表明：主动悬架能更好地衰减振动,因此具有更佳的平顺性.%Considering different suspensions have their own performance characteristics,the body and wheel two degrees of freedom vibration model of passive suspension and active suspension have been established respectively,using the white noise method to imitate road roughness random input which was based on Matlab and comparing the performance of passive suspension and active suspension.The simulation results showed that the active suspension can attenuate vibration greatly which made it has better ride comfort.【总页数】4页(P25-28)【作者】邓利军【作者单位】襄樊学院机械与汽车工程学院,湖北襄阳441053【正文语种】中文【中图分类】U461.4;U463.33【相关文献】1.基于MATLAB的汽车线性最优控制主动悬架仿真研究 [J], 刘本学;蔺超云;郭沛东;栗良玉2.基于MATLAB仿真的汽车主动悬架与被动悬架的研究 [J], 阮观强;叶本刚3.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4.基于MATLAB仿真的电动汽车主动悬架研究 [J],5.基于MATLAB仿真的电动汽车主动悬架研究 [J], 王龙;谭玉婷;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究1. 引言在现代汽车工业中，悬挂系统是保证车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的重要组成部分。
传统的汽车悬挂系统是被动的，通过弹簧和减振器来吸收路面不平造成的冲击力，但对于不同路面条件和行驶动态的应对能力有一定的局限性。
随着科技的进步和人们对驾驶体验的要求提高，汽车的主动悬挂系统逐渐得到了广泛关注。
主动悬挂系统能够通过感知路面信息和车辆状态来实时调整悬挂参数，从而提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
2. 主动悬挂系统的工作原理主动悬挂系统由悬挂执行机构、传感器和控制算法等组成。
传感器用于感知路面信息和车辆状态，悬挂执行机构负责实时调整悬挂参数。
控制算法根据传感器获取的信息来生成相应的控制策略，控制悬挂执行机构的工作。
3. ADAMS仿真模型建立ADAMS是一款用于多体动力学仿真的软件，可以模拟机械系统的动力学行为。
在本研究中，我们使用ADAMS软件建立了主动悬挂系统的仿真模型，包括车身、车轮、悬挂执行机构等。
通过在ADAMS中定义悬挂系统的各个参数和控制策略，我们可以模拟不同工况下悬挂系统的工作状态。
4. MATLAB控制算法设计MATLAB是一款强大的数学计算和仿真软件，我们使用MATLAB来设计主动悬挂系统的控制算法。
在控制算法设计中，我们需要考虑路面信息的感知、悬挂参数的调节等因素。
通过MATLAB的编程和仿真工具，我们可以方便地设计和验证不同控制策略的性能。
5. 联合仿真与分析在ADAMS和MATLAB的联合仿真中，我们将MATLAB中设计的控制算法与ADAMS中的悬挂系统模型相结合，进行系统级的仿真和分析。
通过联合仿真，我们可以模拟车辆在不同路面条件下主动悬挂系统的工作情况，评估系统的控制性能和对车辆行驶动态的影响。
6. 结果与讨论通过联合仿真和分析，我们可以得到主动悬挂系统在不同路面条件下的反馈响应结果。
基于Matlab的汽车悬架系统的控制仿真研究
宋强;师会超
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2018(000)007
【摘要】针对主动悬架控制系统不稳定问题,提出一种相位超前校正用于系统校正,仿真结果证明,主动悬架控制系统获得较好的控制结果,因此为一种有效的方法.仿真结果表明:主动悬架能更好地衰减振动,因此具有更佳的平顺性.
【总页数】3页(P61-63)
【作者】宋强;师会超
【作者单位】安阳工学院机械工程学院,河南安阳 455000;安阳工学院机械工程学院,河南安阳 455000
【正文语种】中文
【中图分类】U463.33
【相关文献】
1.基于Matlab的人-车-路三质量车辆主动悬架控制仿真研究 [J], 张丽萍
2.基于MATLAB的四轮转向电动汽车横向稳定性控制仿真研究 [J], 雷敏
3.基于组态王、EXCEL和MATLAB的液位控制仿真平台研究 [J], 杨扬;朱文玉;赵法瑞
4.基于Matlab/Simulink的工业机器人力控制仿真研究 [J], 黄小翀;倪受东
5.基于MATLAB的汽车悬架系统仿真研究 [J], 李洁;刘耿硕
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《现代控制理论及其应用》课程小论文基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真学院：机械工程学院班级：ＸＸＸＸ（XX）姓名：X X X2015年6月3号河北工业大学目录1、研究背景 (3)2、仿真系统模型的建立 (4)2.1被动悬架模型的建立 (4)2.2主动悬架模型的建立 (6)3、LQG控制器设计 (7)4、仿真输出与分析 (8)4.1仿真的输出 (8)4.2仿真结果分析 (11)5、总结 (11)附录：MATLAB程序源代码 (12)（一）主动悬架车辆模型 (12)（二）被动悬架车辆模型 (14)（三）均方根函数 (15)1、研究背景汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器组成,是车身与车轴之间连接的所有组合体零件的总称,也是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切力传递装置的总称,其主要功能是使车轮与地面有很好的附着性,使车轮动载变化较小,以保证车辆有良好的安全性,缓和路面不平的冲击,使汽车行驶平顺,乘坐舒适,在车轮跳动时,使车轮定位参数变化较小,保证车辆具有良好的操纵稳定性。
(a)被动悬架系统(b)半主动悬架系统(c)主动悬架系统图1 悬架系统汽车的悬架种类从控制力学的角度大致可以分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架3种（如图1所示）。
目前,大部分汽车使用被动悬架,这种悬架在路面不平或汽车转弯时,都会受到冲击,从而引起变形,这时弹簧起到了减缓冲击的作用,同时弹簧释放能量时,产生振动。
为了衰减这种振动,在悬架上采用了减振器,这种悬架作用是外力引起的,所以称为被动悬架。
半主动悬架由可控的阻尼及弹性元件组成,悬架的参数在一定范围内可以任意调节。
主动悬架是在控制环节中安装了能够产生上下移动力的装置,执行元件针对外力的作用产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷,即路面的反作用力。
随着电控技术的发展，微处理器在车辆中的应用已经日趋普遍,再加上作动器、可调减振器和变刚度弹簧等重大技术的突破,使人们更加注对主动悬架系统的研究。
基于MATLAB仿真的汽车悬架控制的研究摘要随着我国的科学及技术和社会经济的快速发展。
根据公安部和中国汽车流通协会的统计，仅2019年，中国就登记了2578万辆新车，居世界首位。
到2020年，中国汽车保有量已达2.6亿辆，并稳步增长。
这也带来了一系列的问题，其中行车安全性和乘坐的舒适性受到顾客的关注。
而在未来的社会中汽车购买的主力军会是女性，女性对汽车的舒适性是最敏感的，汽车的悬挂系统在汽车舒适性中占据主导地位。
本文主要对汽车的汽车的主动悬架系统进行建模和分析，从而让汽车的安全性、舒适性和平顺性得到明显的提高，使汽车的行驶不在受路面的影响。
通过对汽车的悬架系统的类别、组成、工作的原理和发展的程度进行了概括性的介绍，根据汽车悬架系统的发展情况，对通过数学模型的建立和仿真，探讨了汽车主动悬架系统的结构和工作原理，通过仿真的结果分析汽车主动悬架在汽车行驶期间的工作状态和在不同路况下对汽车行驶的影响。
利用Simulink模块建立整车悬架系统的仿真模型，观察不同悬架类型对汽车行驶的安全性、舒适性和平顺性的影响，根据仿真结果，得出结论，分析主动悬架系统能否发挥理论上的作用。
最后，基于Matlab/SimuLink对车辆主/被动悬架系统进行建模，并进行仿真分析。
得出的结论是，主动悬架系统可以有效地提高车辆的安全性，舒适性和舒适性。
【关键词】汽车悬架，MATLAB，Simulink，主动悬架，被动悬架Research on Automobile Suspension Control Based onMATLAB SimulationAbstractWith the rapid development of science, technology and social economy in China. According to statistics of the Ministry of public security and China Automobile Circulation Association, in 2019 alone, China registered 25.78 million new cars, ranking first in the world. By 2020, China's car ownership has reached 260 million, with a steady growth. This also brings a series of problems, among which the safety of driving and the comfort of riding are concerned by customers. In the future society, the main force of car purchase will be women. Women are the most sensitive to the comfort of cars. The suspension system of cars plays a leading role in the comfort of cars. In this paper, the active suspension system of the car ismodeled and analyzed, so that the safety, comfort and smoothness of the car can be significantly improved, so that the driving of the car is not affected by the road.This paper introduces the category, composition, working principle and development degree of the automobile suspension system. According to the development of the automobile suspension system, it discusses the structure and working principle of the automobile active suspension system through the establishment and Simulation of the mathematical model. Through the simulation results, it analyzes the working state of the automobile active suspension during the driving period and whether it is working or not The influence of the same road condition on the vehicle driving. The simulation model of the whole vehicle suspension system is established by using the Simulink module, and the influence of different suspension types on the safety, comfort and ride comfort of the vehicle is observed. According to the simulation results, the conclusion is drawn, and whether the active suspension system can play a theoretical role is analyzed.Finally, the vehicle active / passive suspension system is modeled and simulated based on MATLAB / Simulink. The conclusion is that the active suspension system can effectively improve the safety, comfort and comfort of the vehicle.1绪论1.1引言目前，驾驶员在日益复杂的道路交通环境中驾驭汽车时，由于路况的复杂性，他们需要更频繁地改变行驶方向，驾驶员和乘客越来越依赖汽车的悬挂系统，作为汽车的五大总成之一，一个好的悬挂系统将给驾驶员提供一个更稳定的控制感和安全的驾驶体验并且乘客能感受到一个更舒适的乘坐感。
基于matlab的车辆工程仿真实例-回复一个基于MATLAB的车辆工程仿真实例是车辆悬挂系统的分析与优化。
在汽车设计中，悬挂系统起着至关重要的作用，影响着车辆的舒适性、稳定性和操控性。
使用MATLAB可以通过建立车辆的动力学模型，对悬挂系统进行仿真分析和优化。
以下是一个可能的仿真实例步骤：1. 建立车辆的动力学模型：使用MATLAB 建立车辆的多体动力学模型，包括车体、车轮、悬挂系统等。
模型可以考虑车辆的质量分布、悬挂系统的刚度和阻尼等参数。
2. 仿真悬挂系统的响应：在建立好动力学模型后，可以通过输入不同的激励，如车速、道路条件等，模拟悬挂系统的动态响应。
通过仿真可以了解车辆在不同工况下的悬挂系统行为，如车身姿态、轮胎力等。
3. 分析悬挂系统参数的影响：在模拟悬挂系统的响应之后，可以通过改变悬挂系统的参数，如刚度和阻尼，来分析这些参数对悬挂系统响应的影响。
通过分析可以确定最优的悬挂系统参数，以满足特定的需求，如舒适性、稳定性等。
4. 优化悬挂系统设计：基于分析结果，可以对悬挂系统的设计进行优化。
通过MATLAB的优化工具箱，可以使用不同的优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，来搜索最优的悬挂系统参数组合。
5. 评估优化结果：在优化过程中，评估优化结果的有效性是必要的。
可以使用MATLAB的仿真工具再次运行优化后的悬挂系统模型，并进行性能评估。
性能评估可以包括悬挂系统的响应、车辆稳定性、舒适性等方面。
通过以上步骤，可以使用MATLAB对车辆悬挂系统进行仿真分析和优化，以改善车辆的悬挂系统性能。
这个实例展示了MATLAB 在车辆工程中的应用，可以帮助工程师更好地理解和优化车辆的悬挂系统。
摘要汽车悬架系统是整个汽车中非常重要的一个环节，它性能的好坏直接影响到汽车的平顺性和安全性，而主动悬架系统能使汽车的乘坐舒适性以及操纵稳定性和安全性得到很大程度的提高，因此，主动悬架系统是现代汽车的一个发展方向。
本文分别对汽车的被动悬架系统和主动悬架系统建立了双轴四自由度的模型，列出了这两种模型的状态方程，并结合现代控制理论中的线性调节器理论对主动悬架的控制原理进行了分析。
本人在分析悬架系统工作特性的基础上使用了c 语言对MATLAB软件进行了二次开发，开发出的这套软件它能对不同型号的被动悬架系统和主动悬架系统汽车进行模拟仿真，并进行分析，因此命名为SAS软件(以下简称SAS)。
利用SAS软件对被、主动悬架进行了模拟分析，根据模拟的结果对被动悬架和主动悬架汽车的性能进行了对比分析，并对其平顺性进行了评价。
关键词:悬架、主动、被动、MATLAB模拟ABSTACTSuspension system is one of the most important part in the whole automobiles. Its performance influences directly on ride comfort and safety of auto. Active-suspension is able to improve greatly the performances of auto such as ride comfort, security and stability. Hence developing and designing the active-suspension is the important direction in the future.In the paper ,I set up two four-freedom models about passive suspension and active-suspension of vehicles, and list their state space equations. Moreover, I analyze the controlling principle of active-suspension by using the modern controlling theory.I develop a set of software based on the MATLAB software by using C language according to suspension performance. Its main functions are to simulate the passive-suspension and active suspension about vehicles whose construction parameters are variable and then analyze the suspension. So I call this software SAS software (short for SAS). Using SAS software, I simulate the passive-suspension and active-suspension. According to the result after simulating, I analyze and compare performances of two kinds of suspensions, and furthermore evaluate the ride comfort on vehicles.Keywords: suspension active passive MATLAB simulation第一章绪论1. 1悬架系统的功能、结构及分类汽车悬架系统是指车身与车轴之间连接的所有组合体零件的总称，也可以说是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力装置的总称。
基于MATLAB的汽车悬架仿真研究
周新鹏
（昆明理工大学交通工程学院，云南昆明）
摘要：针对不同悬架的性能特点，分别建立了被动悬架、主动悬架的车身与车轮二自由度振动模型，基于Matlab 软件用白噪声法模拟了路面不平度随机输入，在此基础上，对被动悬架与主动悬架的性能进行了仿真对比。
仿真结果表明：主动悬架能更好地衰减振动，因此具有更佳的平顺性。
关键词：汽车主动悬架被动悬架Matlab
引言
悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称，用以把路面作用于车轮上的各种力和力矩传递到车架上[1]，同时还起到缓和冲击、吸收振动、提高平顺性与乘坐舒适性的作用。
传统悬架的刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的，在汽车行驶过程中，其性能不变，也无法调节，从而使汽车平顺性与乘坐舒适性受到一定的影响，因此称这种悬架系统为被动悬架。
主动悬架可根据汽车的行驶条件的变化对刚度和阻尼进行动态地自适应调节，因此能使悬架系统始终处于最佳状态[2]。
车身垂直位移决定了汽车振动时振幅的大小，悬架行程直接影响撞击限位的概率，而车身加速度是评价汽车平顺性的主要指标[3]，因此，本研究主要从车身垂直位移、车身加速度、悬架行程等几个方面比较主动悬架与被动悬架的特性。
1.汽车悬架相关理论
汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器等部分组成。
弹性元件用来传递并承受垂直载荷，它也具有一定的吸振能力；导向元件用来传递纵向力、侧向力和由此产生的力矩；减振器用来迅速减小车身和车架的振动。
汽车悬架一般应具备以下功能：
（1）承受汽车的重量；
（2）承受并缓和汽车行驶时由路面通过车轮传给车身的冲击与振动；
（3）在承受制动力、驱动力和转弯时产生的离心力时，要保证操纵的稳定性：
包括汽车行驶时不要产生过大的侧倾与仰倾，使制动时产生的“点头”现
象尽可能小；
（4）使汽车具有不足转向特性，不产生过度转向；
（5）使汽车与路面有较好的附着特性，不会由于过大的振动而使车轮脱离路面；
（6）在凹凸不平的路面上行驶时，为了保证必要的离地间隙，能主动调节车身高度。
随着人们对汽车舒适性的要求越来越高，传统的被动悬架已不能满足人们的要求，于是适应力更强的主动悬架出现了，成为未来悬架的发展趋势。
2.车身与车轮两自由度振动模型的建立
2.1 被动悬架系统模型
汽车是一个复杂的振动系统，应根据所分析的问题进行简化. 参照文献[3]，通常可以将汽车振动系统简化为单质量系统和双质量系统。
在远离车轮部分固有频率的较低激振频率范围，轮胎变形很小，可忽略其弹性与车轮质量，从而得到最简单的单质量系统；当汽车悬挂质量分配系数的数值接近1时，可认为前后悬架系统的垂直振动几乎是独立的，此时可以简化为车身与车轮两个自由度的双质量系统。
因双质量系统除了能反映车身部分的动态特性之外，还能反映车轮部分在产生高频共振时的动态特性，更接近汽车悬挂系统的实际情况，因此一般将汽车振动系统简化为双质量系统。
图1是被动悬架车身与车轮两自由度振动系统模型简图。
其中，m2为悬挂质量（车身质量） m1 为非悬挂质量（车轮质量）；K为悬挂刚度；C为阻尼器阻力系数；Kt 为轮胎刚度。
车轮与车身垂直位移坐标为z1、z2，q为输入的路面不平度函数，坐标原点选在各自的平衡位置，其微分方程为：
m2Z 2+ (L1(Z2− Z1 ) + L2 Z 1+ L3 Z 2) =0
m1Z 1+ (L1(Z2− Z1 ) + L2 Z 1 +L3 Z 2) =0 （1）
图1被动悬架两自由度振动系统图2主动悬架两自由度振动系统
2.2 主动悬架系统模型
图2是主动悬架系统车身与车轮两自由度振动系统模型简图。
它将传感器测量系统运动状态信号输入电控单元，电控单元经过分析、判断后给力发生器发出指令，产生主动控制力，从而满足不同工况对悬架系统特性参数变化的要求。
其中L1 、L2 、L3为根据优化得到的反馈系数；u为主动控制力，在此选择u =L1 (Z2 − Z1 ) + L2Z 1+ L3Z 2 ) ，其他参数与被动悬架系统相同。
其运动方程为：
m2Z 2+ (L1(Z2− Z1 ) + L2 Z 1+ L3 Z 2) =0
m1Z 1+ Kt(Z1-q)-(L1(Z2− Z1 ) + L2 Z 1 +L3 Z 2) =0 （2）3.路面不平度随机激励时域模型的建立
路面不平度随机激励时域模型的模拟方法很多，在此采用白噪声法[4]：
q (t) = −2πf0q(t) + 2π)u
Gq(n w（t）（3）
q (t) ——路面位移（m）；
Gq(n0)——路面不平度系数，m3/cycle；
u——汽车前进速度 m/s；
w(t ) ——均值为零的高斯白噪声；
f0 ——下截止频率，Hz
4.Matlab/Simulink 仿真模型的建立
根据以上建立的物理模型及微分方程，在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型[5]。
图3是通过式（1）的微分方程组建立起来的被动悬架系统仿真模型，其中q为路面不平度激励；Z 1 、Z 2 分别为车轮与车身垂直位移；Z 1 -Z 2 为车身位移与车轮位移之差，即为悬架行程；Z 2 为车身加速度。
图4是通过式（2）的微分方程组建立起来的主动悬架系统仿真模型，图中参数与图3相同。
图5是通过式（3）的微分方程建立起来的路面不平度随机激励时域模型，输出为路面不平度激励q。
图 3 被动悬架系统仿真模型
图 4 主动悬架系统仿真模型
图 5 路面不平度随机激励时域模型
5.仿真结果输出与分析
选择某汽车悬架参数值作为仿真参数，被动悬架系统的参数为：m 1 =24kg、m 2 =240kg、K=9475N/m、K t =85270N/m、C=754N•s/m；主动悬架反馈系数的选择为l 1 =7592 N/m、l 2 =-481 N•s/m、l 3 =1916 N•s/m，汽车行驶车速取u=20m/s. 在Matlab/simulink环境中，更改路面不平度系数便可得到不同等级的路面模拟[6,7]。
因C级路面的状况比B级路面稍差，为了更好的对比被动悬架与主动悬架的性能差异，以下均以C级路面的不平度作为车辆振动输入。
图6为两种悬架在相同路面不平度激励下车身位移的对比，可以看出主动悬架
的车身位移明显比被动悬架小，说明在相同路面激励下，主动悬架的振幅明显比被动悬架小；图7为两种悬架在相同路面不平度激励下的车身加速度的对比，同样也可以看出，主动悬架的车身加速度明显小于被动悬架，说明主动悬架能更好的衰减振动；图8为两种悬架的悬架
行程的对比，可以看出主动悬架的悬架行程小于被动悬架，但是差异并不大，这主要与主动悬架的反馈系数的选择有关，在具体设计时可以同过优化设计的方法选择最佳值，从而达到最理想的效果。
图6两种悬架车身位移对比
图7 两种悬架车身加速度对比
图8两种悬架的悬架行程对比
6．结论
通过建立被动悬架与主动悬架的车身车轮两自由度振动模型，在 Matlab/simulink 环境中进行了仿真，并对两种悬架的车身垂直位移、车身加速度、悬架行程等几个方面进行了对比。
对比结果表明，主动悬架能通过对刚度和阻尼的动态调节，使汽车在任何行驶工况下都能更好的起到吸收冲击、衰减振动的作用，表现出更佳的平顺性和乘坐的舒适性。
参考文献
[1] 陈家瑞. 汽车构造[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009.
[2] 陈家瑞, 马天飞. 汽车构造[M]. 北京: 人民交通出版社, 2008.
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[7] 王正林, 王胜开. MATLAB/Simulink 与控制系统仿真[M]. 北京: 电子工业出版社, 2008.。
