汽車主動懸架的模糊控制仿真分析畢業(yè)論文-文庫吧
2025-06-13 15:28 本頁面
【正文】 主動懸架。懸架的分類被動懸架半主動懸架主動懸架三類懸架模型示意簡圖工作原理固定特性的彈簧，阻尼減震阻尼可調消調節(jié)車與輪之間的的作用力，主動消振控制方式無電動，液壓，氣動調節(jié)阻尼電動，液壓，氣動的力發(fā)生器調節(jié)元件彈簧，阻尼固定的機械減振器可調阻尼值的自動控制減震器自動控制發(fā)生器，主動減震頻寬帶無限制≤20Hz＞15 Hz垂直力學特性改善無改善中等大范圍橫向力學特性改善無改善中等大范圍成本小中很大能量消耗無很小很大表11 汽車懸架分類 模糊控制理論的概述模糊控制是自90年代以來被應用在車輛懸架系統(tǒng)中的新型控制方法，其最大特點是允許控制對象沒有精確的數(shù)學模型，用語言變量代替數(shù)字變量，這樣在控制過程中就包含有大量人的控制經(jīng)驗和知識，即與人的智能行為相似，從而提高了理論的可行性。模糊控制器的輸入量和輸出量均必須用自然語言的形式描述，而不是以數(shù)值形式給出。1965年，美國的自動控制理論專家扎德(L．A．Zadah)在加州大學首先提出了模糊集合的概念，開創(chuàng)了模糊數(shù)學及其應用的新紀元。1973年，他繼續(xù)豐富和發(fā)展了模糊集合論，提出了一種把邏輯規(guī)則的語言轉化成相關控制量的思想，從而為模糊控制的形成奠定了基礎．他同時指出，模糊控制方法與通常分析系統(tǒng)所用的定量方法在本質上是不同的，它有三個主要特點：(1)語言標量代替數(shù)學變量或兩者結合應用；(2)用模糊條件語句來描述變量間的函數(shù)關系；(3)用模糊算法來描述復雜關系。從此，模糊邏輯成為人們研究的一個熱門課題，模糊控制技術的最大特點是適宜于在各個領域中廣泛的應用。模糊控制在化工，機械，冶金，工業(yè)爐窖，水處理，食品生產(chǎn)等多個領域中得到應用。汽車主動懸架系統(tǒng)振動控制方法研究模糊控制充分顯示了在大規(guī)模系統(tǒng)，多目標系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)以及無適當傳感器可檢測的系統(tǒng)中的良好應用效果。我國模糊控制理論及應用的研究工作是從1979年開始的，大多數(shù)是在高等院校和研究所中進行理論研究，如對模糊控制系統(tǒng)的結構、模糊推理算法、自學習和自組織模糊控制器以及模糊控制穩(wěn)定性問題等的研究。2 汽車主動懸架建模懸架系統(tǒng)是一個非常復雜的振動系統(tǒng)，對其動力學特性進行精確的描述、分析以及求解都是相當困難的。懸架系統(tǒng)的特點有以下幾個特點：a：不確定性(懸架系統(tǒng)的特性參數(shù)非常多，建立模型時如果有一些影響因素沒有充分考慮，則在建立模型時忽略的因素發(fā)揮作用與否將直接導致系統(tǒng)的不確定性)。b：非線性(主要包括輪胎的非線性剛度及阻尼，彈簧的非線性、減振器的不對稱性阻尼及輪胎的跳空現(xiàn)象等，另外，懸架系統(tǒng)各參數(shù)存在大量耦合，因此系統(tǒng)具有很多非線性因素。而實際應用的模型往往是線性的，難以保證高精度)。c：時變性(懸架系統(tǒng)的一些物理參數(shù)在使用過程中會隨時間的推移而發(fā)生相應的變化，如減振器油液的粘度、彈性元件的剛度、懸置質量等，在實際應用中這些變化是不可避免的，它們輕則導致系統(tǒng)難以迅速準確地達到控制目標，嚴重的甚至使整個系統(tǒng)失穩(wěn))。鑒于懸架系統(tǒng)的復雜性，所以在推導懸架的數(shù)學模型過程中，應根據(jù)分析問題和研究側重點的要求進行簡化，忽略一些次要因素。綜合現(xiàn)有的研究成果，汽車懸架系統(tǒng)模型有三種建模形式： (1)兩自由度四分之一車體模型(2)四自由度半車模型(3)八自由度或十自由度的整車模型。 兩自由度I／4模型研究懸架的概念設計和控制理論時，常采用四分之一車體模型，它能較好的體現(xiàn)垂直振動的問題，本文研究模型是并聯(lián)式主動懸架，這種懸架是在被動懸架基礎上加作動器，可以節(jié)省作動器的能耗。如圖：圖21 1/4懸架模型由機械振動學的研究方法，建立兩自由度主動懸架的動力學方程： （21）（22）對上式中若令u=O，則主動懸架模型退化為被動懸架，本文以后章節(jié)將利用被動模型的計算結果和主動模型的結果作以比較。其中各符號含義：ml為非懸置質量，m2為懸置質量，Z1為非懸置質量質心的垂直位移，Z2為懸置質量質心的垂直位移，Z0為路面激勵，K1為輪胎等效剛度，K2為懸架彈簧等效剛，為非懸置質量質心的垂直速度，z2為懸置質量質心的垂直速度，為非懸置質量質心的垂直加速度，為懸置質量質心的垂直加速度，u為作動器的控制力，c：為懸架等效阻尼。本文采用參數(shù)如下：m1=36，m2=240，k1=160000，k2=16000，c=9802．3系統(tǒng)仿真技術簡介系統(tǒng)仿真是近幾十年發(fā)展起來的綜合性技術科學，它是分析評價現(xiàn)有系統(tǒng)運行狀態(tài)或設計優(yōu)化系統(tǒng)性能與功能的一種先進而有效的技術手段，系統(tǒng)仿真可縮短設計周期、降低費用。在工程設計、航空航天、交通運輸、生態(tài)環(huán)境、通信網(wǎng)絡和計算機集成等領域中有著廣泛的應用。系統(tǒng)仿真所必須遵循的基本原則即是相似原理——幾何相似、環(huán)境相似和性能相似。系統(tǒng)仿真按所建立的模型的性質可分為物理仿真、數(shù)學仿真及數(shù)學物理混合仿真。Matlab是Math Works公司于1982年推出的一套進行數(shù)學運算和數(shù)據(jù)處理的一種交互式程序設計的高技術工程計算語言，Matlab是Matrix Laboratory即矩陣實驗室的縮寫，最初由UNPACK和EISPACK計劃研制，主要用于方便矩陣的存取，其基本元素是無需定義維數(shù)的矩陣。經(jīng)過十幾年的完善和擴充，現(xiàn)已成為解決數(shù)學問題的最重要的工具之一。廣泛應用于應用數(shù)學、物理、化學、工程、經(jīng)濟等幾乎所有需要進行復雜數(shù)學計算的場合，是一種集科學計算、圖象處理、聲音處理于一身的具有廣泛應用前景的計算機高級編程語言。Matlab所提供的函數(shù)及基本工具箱函數(shù)，而且可以方便地構造出專用的函數(shù)，從而大大擴展了Matlab的應用范圍。Simulink是運行在Matlab環(huán)境下，用于建模、仿真和分析動態(tài)系統(tǒng)的軟件包，它是由Math Works公司在1990年前后推出的產(chǎn)品，其名字有兩重含義，仿真(simu)與模塊連接(1ink)，表示該環(huán)境可以用框圖的方式對系統(tǒng)進行仿真。Simulink提供的面向框圖的仿真及概念仿真功能，使得用戶能很容易地建立各種復雜的系統(tǒng)模型，從而對其進行準確的仿真。使用Simulink可以很容易創(chuàng)建新的模型，或者是修改舊的模型。仿真過程是交互的，可以隨時修改參數(shù)，并且能夠立即看到仿真結果。在Simulink中能夠直接訪問Matlab中所有的工具箱，并可得到可視化的分析結果。此外，Simulink還提供了各種工程應用中可能使用的模塊，如電機系統(tǒng)、機構系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等的模塊集，這是
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