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1、第6期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2013年6月MachineryDesign&Manufacture基于最優(yōu)控制和模糊控制的半主動(dòng)懸架仿真研究顧海明，趙桂范，楊佳鱗，曹建驍，青坷(1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車工程學(xué)院，山東威海264209；2．中國汽車技術(shù)研究中心，天津300162)摘要：在被動(dòng)懸架汽車1，4車輛動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，給出了懸架系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程，并分別利用隨機(jī)線性最優(yōu)控制理論和模糊控制理論，設(shè)計(jì)了LQG最優(yōu)控制器及雙輸入單輸出的二維模糊控制器。在SIMULINK中建立了路面激勵(lì)、被動(dòng)懸架系統(tǒng)、最優(yōu)控制系統(tǒng)及模
2、糊控制系統(tǒng)模型，通過仿真試驗(yàn)分析兩種控制策略對車身振動(dòng)加速度、懸架動(dòng)撓度及輪胎動(dòng)載荷的影響。結(jié)果表明兩種控制策略均可給汽車平順性和舒適性帶來顯著改善與提高。最后，對兩種控制策略優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較及評價(jià)。關(guān)鍵詞：半主動(dòng)懸架；1／4車輛；最優(yōu)控制；模糊控制中圖分類號：TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1001—3997(2013)06—0065—03SimulationStudyofSemi-ActiveSuspensionBasedonOptimalControlandFuzzyLogicControlGUHa
3、i-ming，ZHAOGui-fan，YANGJia-lin，CAOJian-xiao，QINGKe(1．CollegeofAutomobileEngineering，HarbinInstituteofTechnology，ShandongWeihai264209，China；2．ChinaAutomobileTechnology&ResearchCenter，Tianjin300162，China)Abstract：Basedonquartervehwledynamicmodelofpassivesus
4、pension，itsstatespaceequationisderived．Inthesagl~time，accordingtolinearquadraticgaussianstochasticoptimalcontroltheoryandfuzzylogiccontroltheory，aLQGoptimalcontrollerandafuzzylogiccontrollerwithtwoinputsandoneoutputaredesigned．Roadinputmodel，passivesuspen
5、sionsystem，optimalcontrolsystemandfuzzylogiccontrolsystemareestablishedinMATLAB／SIMULINKandsimulationtestoutputisappl~dtoanalyzetheefectonbodyacceleration，suspensiondeflectionandtiredynamicload．TheresultshowsthatthetwocontrolstrategiesCanbothimprovecarrid
6、ecomfort．Finally，boththeadvantagesanddisadvantagesofthetwocontrolstrategiesarediscussed．KeyWords：Semi-ActiveSuspension；QuarterVehicle；OptimalControl；FuzzyLogicControl(2)簧載質(zhì)量和j口1引言(3為輪胎自始自終不離開地面；行駛平順性和操縱穩(wěn)定性是表征汽車性能的兩大重要指(4略輪眙變形過程中的阻尼值，視為等效剛度彈簧標(biāo)，但在實(shí)際汽車設(shè)計(jì)中，兩大
7、指標(biāo)往往難以同時(shí)滿足。其中，懸(5)將懸架阻尼分為兩部分：基值阻尼與可調(diào)阻尼。具體模型，架性能是兩者之間的樞紐，對兩項(xiàng)性能有著重要的影響。傳統(tǒng)被如圖1所示。動(dòng)懸架無外部能量輸入，剛度與阻尼不可調(diào)節(jié)，因此難以根據(jù)道路狀況和車輛自身狀況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。針對這一問題，近年來半主動(dòng)懸架憑借其低成本、易控制、高性能的優(yōu)勢得到了大力推廣。隨著控制科學(xué)的發(fā)展，新的懸架控制方式大量涌現(xiàn)，但目前為止應(yīng)用較多控制方式的仍是傳統(tǒng)PID控制。傳統(tǒng)PID控制容易具有超調(diào)有殘差等缺點(diǎn)，故在對二自由度1／4車輛模型分析的基礎(chǔ)上，建立懸架系統(tǒng)
8、狀態(tài)空間方程并設(shè)計(jì)了目前應(yīng)用較為廣泛的最優(yōu)控制系統(tǒng)以及魯棒性較好的模糊控制系統(tǒng)。2半主動(dòng)懸架模型的建立圖1半主動(dòng)懸架1／4車輛模型采用二自由度1，4車輛模型，在半主動(dòng)懸架建模時(shí)假設(shè)如下：Fig．1Semi-ActiveSuspensionof1／4VehicleModel(1)認(rèn)為懸架的振動(dòng)只存在于垂直方向上；根據(jù)上述模型，建立動(dòng)力學(xué)微分方程：來稿日期：2012--08—10作者簡介：顧海明，(1990-)，男，山東人，碩士研
