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汽車懸架系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化畢業(yè)論文-閱讀頁

2025-06-12 18:41本頁面
  

【正文】 LAB 語言是基于最為流行的 C 語言基礎(chǔ)上的,因此語法特征與 C 語言極為相似,而且更加簡單,更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式,使之更利于非計算機專業(yè)的 科技人員使用。 ( 3)強大的科學計算及數(shù)據(jù)處理能力 MATLAB 擁有 600 多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù),可以方便地實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。 MATLAB 函數(shù)所能解決的問題包括矩陣運算和線形方程組的求解、微分方程及偏微分方程組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 34 算、三角函數(shù)和其它初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。同時對一些特殊的可視化要求,例如圖形 動畫等, MATLAB 也有 相應(yīng)的功能函數(shù),保證了用戶不同層次的要求。一般來說,它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的,用戶可以直接使用工具箱學習、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。 ( 6)實用的程序接口和發(fā)布平臺 MATLAB 可以利用 MATLAB 遍譯器和 C/C++數(shù)學庫和圖形庫,將自己的MATLAB 程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于 MATLAB 運行的 C 和 C++代碼。 Simulink 對仿真的實現(xiàn)可以應(yīng)用于動力系統(tǒng)、 信號控制、通信設(shè)計、金融財會及生物醫(yī)學等各個領(lǐng)域的研究中。它是 MATLAB 的一個附加組件,用來提供一個系統(tǒng)級的建模與動態(tài)仿真工作平臺。 Simulink 模型可以用來 模擬線性或非線性、連續(xù)或離散或者兩者的混合系統(tǒng),也就是它可以用來模擬幾乎所有可遇到的動態(tài)系統(tǒng)。 同 MATLAB 一樣, Simulink 也不是封閉的,它允許用戶可以很方便地制定自己的模塊和模塊庫。信號源模塊 輸出顯示模塊 系統(tǒng)模塊作為中心模塊是 Simulink 仿真建模所要解決的主要部分;信號源為系統(tǒng)的輸入,它包括常數(shù)信號源、函數(shù)信號發(fā)生器(如正弦 波和階躍波等)和用戶自己在 MATLAB 中創(chuàng)建的自定義信號。輸出模塊主要在 Sinks 庫中。 系統(tǒng)模型 的建立 首先建立一個具有主動懸架系統(tǒng)的車輛動力模型。 結(jié)合式( )、( )、( ),將系統(tǒng)運動方程和系統(tǒng)激勵輸入方程寫成矩陣形式,即可得出 系統(tǒng)的空間狀態(tài)方程: )()()()( tFWtBUtAXtX ???? ? ??????????????????( ) 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 37 X(t)為系統(tǒng)狀態(tài)矢量 , Tgwbwb txtxtxtxtxtX )]()()()()([)( ??? ;?????????????????????????020xx0000100000100000fmKmKKmKmKmKA wtwstwsbsbs? ??????????????????????00011wbmmB ?????????????????0020000UGF? W(t)為高斯白噪聲輸入矩陣, W(t)=[w(t)]; U(t)為控制輸入矩陣, U(t)=[Ua(t)]。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 38 這里車身加速度的大小同時也意味著作動器輸出力的大小,因此 LQR控制 器設(shè)計中的目標性能指數(shù) J 即輪胎動位移,懸架的動行程和車身加速度的加權(quán)平方和的積分值,表示如下: ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ?dttxtxtxqtxtxqTJ T bwbgwT ? ????? ??0222211l i m ????????? ? ( ) 其中, q q2和ρ分別為輪胎動態(tài)位移,懸架動行程和車身加速度的加權(quán)系數(shù),為方便起見,這里取車身加速度的加權(quán)系數(shù)ρ為 1。 將目標性能指數(shù) J 的表達式( )改寫成矩陣形式,即: ? ?dtNUXRUUQXXTJ T TTTT ? ??? ??021l i m ???????????? ( ) ?????????????????????????????1112221222222222000000000000000000qqqmKqqmKqmKqmKqQbSbSbSbS 21bmR? ??????????????????00012SSb KKmN 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 39 當車輛參數(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懸架控制器的設(shè)計,根據(jù)任意時刻的反饋狀態(tài)變量 X(t),就得出 t 時刻作動器的最優(yōu)控制力 Ua(t)。 此仿真以 貨 車的前懸架為例,計算中輸入的各參數(shù)及數(shù)值詳見(表)。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)。 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。 表 單輪模型仿真輸入?yún)?shù)值 車輛模型參數(shù) 符號 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。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,仿真時間 T 為 50s。 在 MATLAB/Simulink 中對各參數(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 運行黎卡提方程 (圖 ) 。 圖 Simulink 環(huán)境下的系統(tǒng)仿真 模型 圖 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 42 mb=320。 ks=20xx0。 f0=。 U0=20。q2=5。 A=zeros(5)。 A(1,4)=A(1,3)。 A(2,4)=(ks+kt)/mw。 A(3,1)=1。 A(5,5)=2*pi*f0。 1/mw。 0。 F=[0。 0。 2*pi*sqrt(G0*U0)]。 Q(3,3)=q2+ks*ks/mb/mb。 Q(4,3)=Q(3,4)。 Q(4,5)=q1。 Q(5,5)=q1。 N=[0。 ks。 0]/mb/mb。 對這 3 個性能指標平方并加權(quán)后取極限就能得到目標性能指數(shù) J。 100),許用的懸架工作空間得到了最充分地利用。并運用 MATLAB/Simulink 軟件進行主動懸架的系統(tǒng)性能的仿真與優(yōu)化分析。 ( 2) 通過運用 MATLAB/Simulink軟件,建立一個具有主動懸架系統(tǒng)的車輛模型。 其仿真結(jié)果表明 懸架的動行程被很好地控制在設(shè)計要求的范圍內(nèi)(177。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 47 參考文獻 [1] 錢瑜 . 汽車懸架分類及半主動懸架 [J]. 江南學院學報 .(4) P73~ P76. 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[23]UG Document[M].Unigraphics Solution,20xx. 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 49 英 文翻譯 活動汽車懸架的軸距優(yōu)選控制預(yù)覽 喻凡 吉林大學國際 汽車動態(tài)模仿 技術(shù)實驗室 Crolla D A 英國 利茲機械 工程 大學部門 , 利茲 , LS2 9JT 摘要:一種 利用在前后輸入 軸 之間交互作用 的優(yōu)選控制規(guī)律的計 算方法 , 即 , 軸距預(yù)覽信息 , 被用來描述一輛活動汽車懸架的設(shè)計 。 關(guān)鍵詞:活動懸架 控制預(yù)覽 記號法 A, B, F, C, D—— 微分方程系數(shù)矩陣 G0—— 路坎坷系數(shù) , m3/周期 Ip—— 瀝青轉(zhuǎn)動慣量 , kg*m2 J—— 表現(xiàn)索引 Ks—— 懸架硬度, N/m Kt—— 輪胎硬度, N/m Q,R,N—— 衡量矩陣 T—— 結(jié)束時間, s U—— 控制輸入矩陣 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計(論文) SJ汽車懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 50 Fa—— 作動器控制力量 , kN W—— 白色噪聲輸入矩陣 X—— 狀態(tài)傳染媒介 ab—— 身體加速度 , m/s2 aw—— 輪子加 速度 , m/s2 df—— 從前面軌 道 到 , m dr—— 從 后 面軌 道 到 , m f0—— 低截止頻率 , Hz mbh—— 半身質(zhì)量, kg mw—— 輪子質(zhì)量, kg p0,p1—— 預(yù)覽算法系數(shù) q1—— 前輪動態(tài)偏折動量參量 q2—— 前懸架工作空間動量參量 q3—— 后輪動態(tài)偏折動量參量 q4
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