【正文】 ......................7 主動(dòng)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(dòng)懸架的發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................... 10 本課題的研究?jī)?nèi)容 ................................................................................... 11 小結(jié) ........................................................................................................ 11 第 2 章 主動(dòng)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(shí)間頻率譜函數(shù)的轉(zhuǎn)化 ...................................... 17 離散道路輸入 ................................................................................ 18 懸架的動(dòng)力學(xué)模型 ................................................................................... 18 傳統(tǒng)被動(dòng)懸架的 1/4車體二 自由度模型 .......................................... 19 基于主動(dòng)懸架的 1/4車體二自由度模型 ............................................... 20 基于主動(dòng)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(jì)（論文） 第 2頁(yè) 2 最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì) ................................................................................... 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(dòng)懸架仿真建模 ...................................................... 36 1/4車體二自由度主動(dòng)懸架建模與仿真 ............................................... 37 主動(dòng)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(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。根據(jù)懸架控制力可分為被動(dòng)懸架、主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架。 在主動(dòng)懸架中， 1個(gè)作動(dòng)器代替了傳統(tǒng)被動(dòng)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(dòng)器、伺服閥等， 而且需要提供 額外的能源 ， 從而使得造價(jià)太高，阻礙了自身的應(yīng)用推廣。 半主動(dòng)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。 在某個(gè)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]。 此外，保時(shí)捷，福特，奔馳等公司均在其高級(jí)轎車上裝備有各自、 開(kāi)發(fā)的 主動(dòng)懸架系統(tǒng)。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。 H∞控制是設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)的控制器具有很強(qiáng)的魯棒性 [17]，因此對(duì)于汽車懸架這樣一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是利用該方法設(shè)計(jì)控制器具有一定的保守性 [18]。一種是模型參考自適系統(tǒng)，另一種是自校正系統(tǒng)。 模糊控制 自 90年代以來(lái)，模糊控制方法被應(yīng)用在車輛懸架系統(tǒng)中。為解決上述問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行以下的研究： （ 1） 對(duì)主動(dòng)懸架、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)和防抱死等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合控制。通過(guò)該仿真環(huán)境可方便的調(diào)試控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)察看系統(tǒng)控制特性，從而確定其控制參數(shù)。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。輪胎及車軸之間剛性連為一體，稱作非懸置質(zhì)量 ?？紤]到人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)，對(duì)于車輛行駛平順性的研究一般限于 3OHz 以下的低頻帶。連續(xù)振動(dòng)則是指道路長(zhǎng)度方向的連續(xù)激勵(lì)，例如瀝青路面、搓板路面等。通常把空間譜函數(shù)轉(zhuǎn)化為時(shí)間頻譜函數(shù)。 1/4 車輛模型由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能夠反北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19頁(yè) 映車輛的主要性能，從而得到了廣泛的應(yīng)用。其動(dòng)力學(xué)模型如圖 所示： 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21頁(yè) 圖 主動(dòng)懸架的 1/4車體二自由度模型 根據(jù)牛頓定律和力矩平衡，得出如下的運(yùn)動(dòng)方程： .. ( ) [ ( ) ( ) ] 0b s b wm Z t U K Z t Z t? ? ? ? () .. ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] 0ww s b w t w rm Z t U K Z t Z t K Z t Z t? ? ? ? ? ? () 主動(dòng)懸架系統(tǒng)的狀態(tài)空間的描述為： .x Ax BU FWy Cx DU? ? ??? () 其中， x 為系統(tǒng)向量， U 為控制向量， W為擾動(dòng)向量， y為輸出向量； A為系統(tǒng)矩陣， B 為控制矩陣， F為擾動(dòng)矩陣， C為輸出矩陣， D為傳遞矩陣。 其空間結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 所示 ： 圖 空間計(jì)算示意圖 選取狀態(tài)向量：. . . . . . .1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4[]w w w w w w w w r r r rx Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z? ? ? ?? 系統(tǒng)一階微分方程組式 ()為： .1 8xx? . 2 9xx? . 3 10xx? 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25頁(yè) . 4 11xx? . 5 12xx? . 6 13xx? . 7 14xx? . 1 1 1 1 1 1 181( ) ( )s b w t w rwU K Z Z K Z Zx m? ? ? ? ?? . 2 2 2 2 2 2 292( ) ( )s b w t w rwU K Z Z K Z Zx m? ? ? ? ?? . 3 3 3 3 3 3 3103( ) ( )s b w t w rwU K Z Z K Z Zx m? ? ? ? ?? . 4 4 4 4 4 4 4114( ) ( )s b w t w rwU K Z Z K Z Zx m? ? ? ? ?? .12 1 2 3 4 1 1 1 2 2 23 3 3 4 4 41 [ ( ) ( )( ) ( ) ]s b w s b wbs b w s b wx U U U U K Z Z K Z ZmK Z Z K Z Z? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? .13 3 4 3 3 3 4 4 41 2 1 1 1 2 2 21