汽車主動懸架的模糊控制仿真分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 15:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 目前其他計算機語言無法做到的．它支持線性和非線性系統(tǒng)，能夠在連續(xù)時間域、離散時間域或者兩者的混合時間域里進行建模，它同樣支持具有多種采樣速率的系統(tǒng)瞄制。 路面激勵信號模型及懸架系統(tǒng)評價參數(shù)路面激勵信號模型：路面的激勵信號可以分為沖擊和振動兩類。結(jié)合系統(tǒng)仿真模型列表說明如下：表21 路面激勵類路面激勵激勵信號實際產(chǎn)生原因?qū)θ藛T車輛實際影響相對的激勵信號模型振動來自于持續(xù)的不平路面例如瀝青，沙石路面振動的時間相對較長，會對人員造成不適，損害車輛的機械性能用白噪聲代替實際的小的不平整的路面沖擊路面突變處，如坑洼路面沖擊大，會對車輛或者人員造成損傷沖擊往往用階躍，巨型脈沖，三角波或者正弦波代替其中白噪聲是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。所有頻率具有相同能量的隨機噪聲稱為白噪聲。此信號在各個頻段上的功率是一樣的，由于白光是由各種頻率(顏色)的單色光混合而成，因而此信號的這種具有平坦功率譜的性質(zhì)被稱作是“白色的”，此信號也因此被稱作白噪聲。相對的，其他不具有這一性質(zhì)的噪聲信號被稱為有色噪聲。根據(jù)牛頓運動定律，在對其進行受力分析的基礎(chǔ)上，建立其動力學(xué)方程，以此作為本文控制策略仿真的基礎(chǔ)。另一方面建立了路面激勵模型，提出懸架性能的評價標(biāo)準(zhǔn)，將路面的激勵信號分為沖擊和振動兩類，并選用白噪聲信號模擬實際的持續(xù)小的不平整路面振動，選用階躍與矩形脈沖來模擬實際凸起和凹坑的沖擊。再者按照車輛設(shè)計要求的平順性和操縱穩(wěn)定性。選取了車身的加速度，懸架動撓度和車輪動載荷三項指標(biāo)作為懸架性能的評價參數(shù)。為下一步的仿真研究做好了準(zhǔn)備工作。3 基于1／4汽車主動懸架系統(tǒng)模型的模糊控制3．1模糊控制策略簡介模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量以及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機控制方法。是智能控制的主要方法之一，它的知識模型是由一組模糊推理產(chǎn)生規(guī)則構(gòu)成的，它的人機對話能力較強，能夠方便地將專家的經(jīng)驗知識和思想加入到知識模型中。模糊集合是一種特別定義的集合，它可用來描述模糊現(xiàn)象。有關(guān)模糊集合、模糊邏輯等的數(shù)學(xué)理論，被稱為模糊數(shù)學(xué)。它與經(jīng)典集合是不同的。經(jīng)典集合是具有精確邊界的集合。經(jīng)典集合對集合中的對象關(guān)系進行嚴(yán)格的劃分，一個對象要么完全屬于這個集合，要么就完全不屬于這個集合，不存在介于兩者之間的情況。模糊集合是沒有精確邊界的集合，即從屬于一個集合到不屬于一個集合之間的轉(zhuǎn)變是逐漸的，這個平滑的轉(zhuǎn)變是由隸屬函數(shù)來表征的。對這類系統(tǒng)的控制，模糊控制的誕生就顯得意義重大。因為模糊控制不強求建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運行經(jīng)驗，就可對系統(tǒng)進行實時控制。模糊控制獲得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特點咄引：a：模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，其依據(jù)是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關(guān)專家的知識，在設(shè)計中不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機理和策略易于接受與理解，設(shè)計簡單，便于應(yīng)用。b：由工業(yè)過程的定性認(rèn)識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則，因而模糊控制對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取，動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。c：基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計方法，由于出發(fā)點和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異，但一個系統(tǒng)的語言控制規(guī)則卻具有相對獨立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折衷的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。d：模糊控制是基于啟發(fā)性知識及語言決策規(guī)則設(shè)計的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。e：模糊控制系統(tǒng)尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。由上述可知，模糊控制的控制算法是基于若干條控制規(guī)則，算法非常簡捷，所以其適合于像汽車這一類部分參數(shù)經(jīng)常變化以及要在不同道路條件下工作的非線性、時變動態(tài)系統(tǒng)。要設(shè)計一個模糊控制器以實現(xiàn)語言控制，必須解決，以下稱為模糊控制器結(jié)構(gòu)的三個方面問題：(1)精確量的模糊化，把語言變量的語言值化為某適當(dāng)論域上的模糊子集。(2)模糊控制算法的設(shè)計，通過一組模糊條件語句構(gòu)成模糊控制規(guī)則，并計算模糊控制規(guī)則決定的模糊關(guān)系。(3)輸出信息的模糊判決，并完成由模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化。具有上述模糊控制器的系統(tǒng)方框圖，如圖所示。圖31 模糊控制器系統(tǒng)方框圖基本模糊控制器的設(shè)計：模糊控制器結(jié)構(gòu)名稱是根據(jù)輸入變量和輸出變量的個數(shù)，可分為單變量控制系統(tǒng)和多變量控制系統(tǒng)。在模糊控制系統(tǒng)中也可類似地劃分為單變量模糊控制和多變量模糊控制。單變量模糊控制器按其輸入變量的個數(shù)可定義模糊控制器的維數(shù)。分類為一維單變量模糊控制器，二維單變量模糊控制器等。其中二維模糊控制器的兩個輸入變量基本上都選用受控量和給定輸入的偏差e和偏差變化率ec，它能夠較嚴(yán)格地反映受控過程中輸出變量的動態(tài)特性，采用較廣泛。而一維模糊控制器的輸入變量常選擇為受控量和輸入給定的偏差量E。在模糊控制中，模糊控制器的作用在于通過計算機，根據(jù)由精確量轉(zhuǎn)化來的模糊輸入信息，按照總結(jié)手動控制策略取得的語言控制規(guī)則進行模糊推理，給出模糊輸出判決，并再將其轉(zhuǎn)化為精確量，作為反饋送到被控對象的控制作用。常用到的二維單變量模糊控制器系統(tǒng)框圖如圖所示：圖32二維單變量模糊控制器系統(tǒng)框圖3．2主動懸架模糊控制的仿真模型本文設(shè)計的模糊控制器，其輸入輸出變量均選擇7個模糊語言變量值（又稱模糊子集）來描述，即{負(fù)大（NL），負(fù)中（NM），負(fù)小（NS），零（Z），正?。≒S），正中（PM），正大（PL）}。輸入變量車身加速度a和車身速度v的模糊子集采用鐘形隸屬函數(shù)，該函數(shù)可由下面的通式來表示： （31）其中ai，bi，ci集合唯一確定了語言變量Li所對應(yīng)的隸屬函數(shù)的形狀，同時它也組成了模糊控制器的可調(diào)整參數(shù)序列。借助試錯法對控制器的特性進行調(diào)整，使其性能達到最優(yōu)。 模糊控制器的輸入變量車身加a，如圖：圖33 車身加速度隸屬度曲線車身速度v的隸屬函數(shù)曲線如圖所示:圖34車身速度隸屬度曲線輸出變量控制力變化的各語言變量的參數(shù)設(shè)ΔU置如表所示：變量NLNMNSZPSPMPL6420246表31 控制力變化量ΔU的隸屬函數(shù)參數(shù)模糊控制規(guī)則是模糊控制器
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