【正文】 ...................3 主動懸架 .........................................................................................4 半主動懸架 ......................................................................................6 課題研究背景 ...........................................................................................6 主動懸架系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀 ...............................................................7 主動懸架控制策略的研究 ..........................................................................7 最優(yōu)控制 .........................................................................................8 自適應(yīng)控制 .....................................................................................9 模糊控制 .........................................................................................9 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 ................................................................................ 10 主動懸架的發(fā)展趨勢 ............................................................................... 10 本課題的研究內(nèi)容 ................................................................................... 11 小結(jié) ........................................................................................................ 11 第 2 章 主動懸架控制系統(tǒng)的力學(xué)建模 .................................................................. 13 常用基本車體模型介紹 ............................................................................ 13 路面模型的建立 ...................................................................................... 14 路面不平度及其功率譜密度 ........................................................... 15 空間頻率譜函數(shù)與時間頻率譜函數(shù)的轉(zhuǎn)化 ...................................... 17 離散道路輸入 ................................................................................ 18 懸架的動力學(xué)模型 ................................................................................... 18 傳統(tǒng)被動懸架的 1/4車體二 自由度模型 .......................................... 19 基于主動懸架的 1/4車體二自由度模型 ............................................... 20 基于主動懸架的整車七自由度建模 ....................................................... 22 小結(jié) ........................................................................................................ 26 第 3章 隨機(jī)線性二次型最優(yōu)控制器 .................................................................. 28 概述 ........................................................................................................ 28 最優(yōu)控制基本原理 ................................................................................... 28 系統(tǒng)可控、可觀性分析 ............................................................................ 29 系統(tǒng)可控性 .................................................................................... 30 系統(tǒng)可觀性 .................................................................................... 30 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2頁 2 最優(yōu)控制器的設(shè)計 ................................................................................... 31 小結(jié) ........................................................................................................ 32 第 4章 仿真與分析 ......................................................................................... 34 .............................................................................. 34 1/4車體二自由度被動懸架仿真建模 ...................................................... 36 1/4車體二自由度主動懸架建模與仿真 ............................................... 37 主動懸架整車七自由度建模仿真 .............................................................. 44 小結(jié) ........................................................................................................ 52 第 5 章 總結(jié) ...................................................................................................... 53 全文總結(jié) ................................................................................................ 53 研究不足及展望 ...................................................................................... 54 致 謝 ................................................................................................................. 55 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 56 附錄 1外文翻譯 ........................................................................錯誤 !未定義書簽。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。根據(jù)懸架控制力可分為被動懸架、主動懸架和半主動懸架。為了進(jìn)一步改善被動懸架的減振效果 ,滿足現(xiàn)代汽車對懸架提出的更高的性能要求，在桑塔納、夏利和賽歐等轎車上加強(qiáng)了通過優(yōu)化尋找最優(yōu)懸架參數(shù)和對懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的研究，采用了帶有橫向穩(wěn)定桿的多連桿機(jī)構(gòu)懸架系統(tǒng)，在一定程度上改善了被動懸架減振效果 [1]。 在主動懸架中， 1個作動器代替了傳統(tǒng)被動懸架中的相應(yīng)部分它產(chǎn)生的作用力是車輛狀態(tài)變量的函數(shù)，能夠根據(jù)行駛環(huán)境使懸架性能達(dá)到最優(yōu)，但它需要傳感器、控制器、作動器、伺服閥等， 而且需要提供 額外的能源 ， 從而使得造價太高，阻礙了自身的應(yīng)用推廣。作動器通常是一個氣動或液動油缸，它具有較寬的響應(yīng)頻帶，對車輪的高頻共振也可以進(jìn)行控制。 半主動懸架 由可變 剛度 的 懸架 彈簧和 可變阻尼系數(shù)的 減振器組成。 1984 年日產(chǎn)公司研制出一種聲納式半主動懸架，它能通過聲納裝置預(yù)測前方路面信息，及時調(diào)整懸架減振器的三種狀態(tài) [4]。 在某個特定工況下按目標(biāo)優(yōu)化出的懸架系統(tǒng)，一旦載荷、車速和路況等發(fā)生變化，懸架在新的工況下便不再是最優(yōu) [6]。早在 1982 年， Lotus 公司就研制出有源主動懸架系統(tǒng) [8]，瑞典 Volvo 公司在旗下車上安裝了其實(shí)驗(yàn)性的 Lotus 主動懸架系統(tǒng)。 此外，保時捷，福特，奔馳等公司均在其高級轎車上裝備有各自、 開發(fā)的 主動懸架系統(tǒng)。 2020 年底美國 L3公司牽頭研發(fā)生產(chǎn)的電控主動式懸架系統(tǒng)（ ECASS）開始在“悍馬”上進(jìn)行試驗(yàn)。研究的控制理論內(nèi)容涉及天棚阻尼控制理論，隨機(jī)最優(yōu)控制理論，變結(jié)構(gòu)控制理論等。 最優(yōu)控制 最優(yōu)控制 理論 是通過建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程，提出控制目標(biāo)和加權(quán)系數(shù)，再應(yīng)用控制理論求解所設(shè)目標(biāo)下的最優(yōu)控制規(guī)律。 H∞控制是設(shè)計控制器在保證閉環(huán) 系統(tǒng)各回路穩(wěn)定的條件下，使相對于噪聲干擾的輸出取極小的一種最優(yōu)控制法，利用該理論設(shè)計的控制器具有很強(qiáng)的魯棒性 [17]，因此對于汽車懸架這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)來說具有很大的優(yōu)勢，但是利用該方法設(shè)計控制器具有一定的保守性 [18]。它利用超聲波傳感器將車輛前方路面譜特性信忠預(yù)先傳給懸架系統(tǒng)，使參數(shù)的調(diào)節(jié)與實(shí)際需要同步。一種是模型參考自適系統(tǒng)，另一種是自校正系統(tǒng)。 應(yīng)用于車輛懸架振動控制的自適應(yīng)控制方法主要有自校正控制和模型參考自適應(yīng)控制兩類控制策略。 模糊控制 自 90年代以來，模糊控制方法被應(yīng)用在車輛懸架系統(tǒng)中。研究表明用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的非線性懸架系統(tǒng)，和用傳統(tǒng)的 LQ 調(diào)節(jié)器控制的懸架相比具有更 好的性能。為解決上述問題，應(yīng)進(jìn)行以下的研究： （ 1） 對主動懸架、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動和防抱死等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合控制。同時考慮到路面擾動輸入對懸架控制的重要影響，可以通過建立數(shù)學(xué)模型，并將其在時域內(nèi)仿真。通過該仿真環(huán)境可方便的調(diào)試控制系統(tǒng)，實(shí)時察看系統(tǒng)控制特性，從而確定其控制參數(shù)。對比分析了主動懸架常見的幾種控制理論，提出了本文的研究目的、意義和內(nèi)容。常用的基本車輛模型包括一維四分之一車體模型、二維二分之一 車體模型和三維整車模型。在需要從總體上較全面地把握汽車運(yùn)動響應(yīng)或控制的綜合質(zhì)量時，采用三維整車模型，它完整的體現(xiàn)了垂直跳動、俯仰變化以及側(cè)傾的問題。輪胎及車軸之間剛性連為一體，稱作非懸置質(zhì)量 。 5)輪胎通常簡化為線性彈簧 (有的情況下也包括阻尼元件 )，并始終隨動于地面?？紤]到人體對振動的反應(yīng)，對于車輛行駛平順性的研究一般限于 3OHz 以下的低頻帶。七自由度整車模型 [27]。連續(xù)振動則是指道路長度方向的連續(xù)激勵，例如瀝青路面、搓板路面等。 根據(jù)路面功率譜密度把路面按不平度分為 A到 H等 8級。通常把空間譜函數(shù)轉(zhuǎn)化為時間頻譜函數(shù)。 本次課題不做討論。 1/4 車輛模型由