【導(dǎo)讀】的車型投資大，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)大量時(shí)間和精力。汽車設(shè)計(jì)分析，可以對(duì)汽車設(shè)計(jì)提供計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對(duì)于新車的設(shè)計(jì)，具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)意義。口，因此更直觀、方便、靈活。本文利用MATLAB軟件對(duì)汽車懸架進(jìn)行了仿真與優(yōu)化。從全世界范圍來(lái)看，目前還找不出一個(gè)無(wú)汽車的現(xiàn)代化社會(huì)的先例。支柱產(chǎn)業(yè)的作用。提高汽車的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，可以提高綜合國(guó)力乃至帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)。由于汽車產(chǎn)品旺銷的拉動(dòng)，交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)成為23個(gè)主要工業(yè)。力行業(yè)名列第二，已成為拉動(dòng)工業(yè)增長(zhǎng)的主要力量。我國(guó)汽車工業(yè)在規(guī)模化生產(chǎn)、技術(shù)水平、成本控制、產(chǎn)業(yè)政策、市場(chǎng)推廣手段等諸多方面都存在著明顯不足。中國(guó)汽車工業(yè)10年。內(nèi)平均年增長(zhǎng)15%，是同期世界汽車年均增長(zhǎng)率的10倍。亂差局面已從根本上得到改變。方法，即虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)，簡(jiǎn)稱VR。目前，世界各大汽車廠商在竟相發(fā)展VR技術(shù)，并。研究部門和部分生產(chǎn)企業(yè)也開始注重VR技術(shù)大發(fā)展和應(yīng)用。

　　

【正文】 ???????? （ ） ?????????????????????????????1112221222222222000000000000000000qqqmKqqmKqmKqmKqQbSbSbSbS 21bmR? ??????????????????00012SSb KKmN 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 39 當(dāng)車輛參數(shù)值和加權(quán)系數(shù)值確定后，最優(yōu)控制反饋增益矩陣 K 即 可由黎卡提方程求出，其形式如下： ? ? ? ? 01 ?????? ? QNSBRNSBSASA TTT ? ?????????? （ ） K 與 S 的關(guān)系： ? ?TT NSBRK ?? ?1 其中控制反饋增益矩陣 K 由車輛參數(shù)和加權(quán)系數(shù)決定，求出了增益矩陣 K1x5，就完成了單輪車輛主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)，根據(jù)任意時(shí)刻的反饋狀態(tài)變量 X(t)，就得出 t 時(shí)刻作動(dòng)器的最優(yōu)控制力 Ua(t)。 即： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?txktxktxktxktxkKTtU gwbwba 54321 ???????? ???????? （ ） 計(jì)算過(guò)程 在 MATLAB/Simulink 環(huán)境下建立單輪車輛計(jì)算機(jī)仿真模型，然后進(jìn)行最優(yōu)主動(dòng)懸架的系統(tǒng)性能仿真分析，以及與被動(dòng)懸架的對(duì)比分析。 此仿真以 貨 車的前懸架為例，計(jì)算中輸入的各參數(shù)及數(shù)值詳見（表）。 仿真計(jì)算中以式（ ）的濾波白噪聲作為路面輸入模型。其中，白噪聲的生成可直接用 MATLAB函數(shù) WGN(M,N,P),其中 M為生成矩陣的行數(shù)，N 為列數(shù)， P 為白噪聲的功率（單位為 dB）。此仿真取 M=10001， N=1， P=20，即仿真計(jì)算中共取 10001 個(gè)采樣點(diǎn)，采樣時(shí)間設(shè)定為 ，當(dāng)車速為20m/s 時(shí)，相當(dāng)于仿真路面長(zhǎng)度為 1000m。 根據(jù)前面所建立的系統(tǒng)狀態(tài)方程（ ）及優(yōu)化性能指標(biāo)函數(shù)（ ），利用已知的 A、 B、 Q、 R、 N，調(diào)用 MATLAB 中的優(yōu)化線性二次控制器設(shè)計(jì)函數(shù) [K、 S、 E]=（ A、 B、 Q、 R、 N），即可完成最優(yōu)懸架控制器的設(shè)計(jì)。返上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 40 回結(jié)果中， K 為最優(yōu)控制反饋增益矩陣， S 為黎卡提方程的解， E 為系統(tǒng)閉環(huán)特征根。 表 單輪模型仿真輸入?yún)?shù)值 車輛模型參數(shù) 符號(hào) 數(shù)值 單位 1/4 車身質(zhì)量 mb 500 Kg 車輪質(zhì)量 mw 40 Kg 懸架剛度 ks 20xx0 N/m 輪胎剛度 kt 20xx00 N/m 允許的懸架工作空間 SWS 177。 m 仿真路面輸入?yún)?shù) 路面不平度系數(shù) G0 106 M3/cycle 車速 U0 20 m/s 下截止頻率 f0 Hz 性能指標(biāo)加權(quán)系數(shù) 輪胎動(dòng)位移 q1 80000 — 懸架動(dòng)行程 q2 5 — 車身加速度 ρ 1 — 根據(jù)（表 ）給出的仿真輸入?yún)?shù)，求得最優(yōu)反饋增益 K 為： ? ?2 0 8 6 0 3 81 9 2 8 2 4 ????K 同時(shí)，還得出了黎卡提方程的解： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 41 ?????????????????????????S 在 Simulink環(huán)境下建立的最優(yōu)主動(dòng)懸架車輛仿真模型圖 見（圖 ）。此仿真中給出車輛以 20m/s 的速度行駛在某 典型差路面下的仿真情況，仿真時(shí)間 T 為 50s。 LQR 主動(dòng)懸架系統(tǒng)的時(shí)域仿真結(jié)果包括路面位移輸入（ xg）、輪胎位移（ DTD）、懸架動(dòng)行程（ SWS）及車身加速度（ BA）。 在 MATLAB/Simulink 中對(duì)各參數(shù)賦值，及黎卡提方程的程序如（圖）所示： 完成賦值和方程的建立之后，在 MATLAB 的工作界面輸入 riccati 運(yùn)行黎卡提方程 （圖 ） 。然后運(yùn)行（圖 ）所建立的車輛模型，運(yùn)行結(jié)束后雙擊輸出模塊，即可得到 （圖 ）所示的 圖形。 圖 Simulink 環(huán)境下的系統(tǒng)仿真 模型 圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 42 mb=320。 mw=40。 ks=20xx0。 kt=20xx00。 f0=。 G0=5e6。 U0=20。 q1=80000。q2=5。 ro=1。 A=zeros(5)。 A(1,3)=ks/mb。 A(1,4)=A(1,3)。 A(2,3)=ks/mw。 A(2,4)=(ks+kt)/mw。 A(2,5)=kt/mw。 A(3,1)=1。 A(4,2)=1。 A(5,5)=2*pi*f0。 B=[1/mb。 1/mw。0。 0。 0]。 F=[0。 0。 0。 0。 2*pi*sqrt(G0*U0)]。 Q=zeros(5)。 Q(3,3)=q2+ks*ks/mb/mb。 Q(3,4)=Q(3,3)。 Q(4,3)=Q(3,4)。 Q(4,4)=q1+Q(3,3)。 Q(4,5)=q1。 Q(5,4)=q1。 Q(5,5)=q1。 R=1/mb/mb。 N=[0。 0。 ks。 ks。 0]/mb/mb。 [K,S,E]=lqr(A,B,Q,R,N) 圖 仿真參數(shù)輸入 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 43 圖 仿真參數(shù)導(dǎo)出 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 44 （ a）主動(dòng)控制力 （ b）車身加速度 （ c）懸架動(dòng)行程 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 45 （ d）輪胎動(dòng)位移 圖 仿真結(jié)果 根據(jù)圖形在 MATLAB 中可由 simout 模塊得到 （圖 ） 、（圖 ）、（圖 ） 三組數(shù)據(jù)， 經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理 求這三組數(shù)據(jù)的均方根值可得到： 車身加速度 BA： ； 懸架動(dòng)行程 SWS： ； 輪胎動(dòng)位移 DTD： 。 對(duì)這 3 個(gè)性能指標(biāo)平方并加權(quán)后取極限就能得到目標(biāo)性能指數(shù) J。 上述仿真結(jié)果表明， 其懸架的動(dòng)行程被很好地控制在 設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)（177。 100），許用的懸架工作空間得到了最充分地利用。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 46 4 結(jié)論 本設(shè)計(jì)根據(jù)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)設(shè)計(jì)）任務(wù)書的要求，通過(guò)查閱資料了解了汽車懸架的類型、結(jié)構(gòu)，參照相關(guān)汽車設(shè)計(jì)方面的書籍，對(duì)汽車的前懸架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并運(yùn)用 MATLAB/Simulink 軟件進(jìn)行主動(dòng)懸架的系統(tǒng)性能的仿真與優(yōu)化分析?，F(xiàn)得出如下結(jié)論： （ 1）通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定 貨車前懸架 鋼板彈簧和減振器的幾何尺寸，并對(duì)其進(jìn)行了剛度和強(qiáng)度的校核 ，使懸架系統(tǒng)在極端情況下也能保證其使用性能，確保行車過(guò) 程中的穩(wěn)定性和安全性。 （ 2） 通過(guò)運(yùn)用 MATLAB/Simulink軟件，建立一個(gè)具有主動(dòng)懸架系統(tǒng)的車輛模型。在仿真運(yùn)算中輸入單輪模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最后求得單輪模型主動(dòng)懸架系統(tǒng)的仿真結(jié)果為車身加速度 BA、懸架動(dòng)行程 SWS、輪胎動(dòng)位移 DTD。 其仿真結(jié)果表明 懸架的動(dòng)行程被很好地控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)（177。 100），許用的懸架工作空間得到了最充分地利用。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 47 參考文獻(xiàn) [1] 錢瑜 . 汽車懸架分類及半主動(dòng)懸架 [J]. 江南學(xué)院學(xué)報(bào) .(4) P73～ P76. 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