基于主动悬架控制的车辆行驶平顺性的研究.pdf

分类号: 单位代码:10110

学号:S20100277


中北大学
硕士学位论文

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硕士研究生杨军
杨指导教师杨世文教授
军

学科专业车辆工程
中
北
大

学
2013 年 4 月 30 日





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图书分类号 密级非密
UDC



硕士学位论文
基于主动悬架控制的车辆行驶平顺性研究

杨军



指导教师(姓名、职称) 杨世文教授
申请学位级别工学硕士
专业名称车辆工程
论文提交日期年月日
论文答辩日期年月日
学位授予日期_______ 年月______日
论文评阅人
答辩委员会主席

2013 年 4 月 30 日



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后遵守此规定)。
签名: 日期:
导师签名: 日期:

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摘要

车辆悬架系统用来提供车辆的平顺性,悬架动挠度,安全性,确保路面附着性,同
时承载底盘和乘员重量。传统的车辆被动悬架由固定的弹簧和阻尼器组成,具有固定的
特性,只能储存和消耗能量。而主动悬架可以持续地改变路面激励引起的车身振动能量,
因此在提高车辆平顺性和操纵稳定性方面具有巨大的潜能。
主动悬架系统应用的关键问题在于控制器控制策略的设计,所以本文应用了几种不
同的控制策略来提高车辆主动悬架系统的性能,比如 PID 控制,最优控制,模型参考自
适应控制和滑模控制。其中,PID 控制的优点在于计算量少,控制效果好,鲁棒性较强。
最优控制是将一个指定的性能指标函数最小化,通过选择规定响应和控制力的权重系数
可以得到不同的控制效果。模型参考自适应控制可以自动调节主动悬架从而使车辆的干
扰和振动降低到和理想参考悬架模型一致。滑模控制则对外界的干扰和不确定性具有高
度的鲁棒性。最后基于以上几种控制策略提出了一种新的控制策略-参考模型为最优控
制模型的滑模变结构控制,该控制策略融合了最优控制和模型参考自适应控制的优点,
可以使悬架系统的性能更加完善。
悬架系统作为一个复杂的系统是很难建立其精确模型的,由于本文研究的重点是悬
架垂直方向的运动,因此选择二自由度的悬架模型作为研究对象不仅建模简单而且容易
突出问题的本质。同时将积分白噪声形式的路面不平度模型引入悬架控制系统,并依据
相应的控制理论设计了不同的控制器并在 SIMULINK 中进行了仿真验证,最后与被动悬
架的性能进行了比较。
仿真结果表明四种不同形式的主动悬架与被动悬架相比,可以明显减小车身的加速
度,悬架动挠度和轮胎动变形也在允许的控制范围内。而参考模型为最优模型的滑模变
结构控制不仅体现了最优控制和模型参考自适应控制的优点,而且比 PID 控制具有更强
的鲁棒性,这种新型控制策略可以为主动悬架未来的发展提供一种新的思路。

关键词:主动悬架,PID 控制,最优控制,模型参考自适应控制,滑模控制



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Abstract

The use of suspension systems in vehicles is to provide rider
comfort,suspension deflection,safety,ensure contact w