基于ADAMS和Simulink联合仿真的主动悬架控制

万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 基于ADAMS和Simulink联合仿真的主动悬架控制 作者： 陈黎卿， 郑泉， 陈无畏， 王继先， 夏萍， Chen Liqing， Zheng Quan， Chen Wuwei ， Wang Jixian， Xia Ping 作者单位： 陈黎卿,郑泉,王继先,夏萍,Chen Liqing,Zheng Quan,Wang Jixian,Xia Ping(安徽农业大学 工学院,230061,合肥市)， 陈无畏,Chen Wuwei(合肥工业大学机械与汽车工程学院 ,230009,合肥市) 刊名： 农业机械学报 英文刊名： TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY FOR AGRICULTURAL MACHINERY 年，卷(期)： 2007，38(4) 被引用次数： 5次 参考文献(7条) 1.兰波.喻凡 车辆主动悬架LQG控制器的设计与仿真分析[期刊论文]-农业机械学报 2004(01) 2.董波 主动悬架最优控制整车模型的研究[期刊论文]-汽车工程 2002(05) 3.宋宇.陈无畏.黄森仁 车辆悬架多刚体动力学分析及PID控制研究[期刊论文]-农业机械学报 2004(01) 4.刘献栋.邓志党.高峰 公路路面不平度的数值模拟方法研究[期刊论文]-北京航空航天大学学报 2003(09) 5.王启瑞.刘立强.陈无畏 基于随机次优控制的汽车电动助力转向与主动悬架集成控制[期刊论文]-中国机械工程 2005(08) 6.张玉春.王良曦.丛华 汽车主动悬挂系统的次优控制及仿真[期刊论文]-系统仿真学报 2003(08) 7.陈黎卿 基于ADAMS的悬架优化及控制研究[学位论文] 2005 相似文献(10条) 1.会议论文 李军.曹晓莉.梁宇 基于LQ控制的汽车主动悬架控制方法研究 2006 在考虑座椅、乘客等因素对汽车舒适性影响的基础上,本文建立了一种适应汽车主动悬架控制研究的多自由度车辆立体模型.在此模型基础上,运用 LQ控制方法设计了控制器.本文的研究结果显示:在选择合适的汽车模型后,即使采用低自由度控制器及其常规的控制方法,也能得到令人满意的结果. 2.期刊论文 来飞.邓兆祥.董红亮.张立双.LAI Fei.DENG Zhao-xiang.DONG Hong-liang.ZHANG Li-shuang 汽车主 动悬架和四轮转向系统的综合控制 -振动与冲击2009,28(4) 针对汽车底盘的两大重要组成-转向子系统和悬架子系统,建立起汽车侧向动力学模型、悬架动力学子模型以及考虑两者耦合效应的综合动力学模型 ;接着对四种不同控制策略的车辆系统进行了仿真对比,包括被动悬架兼前轮转向系统、主动抗侧倾杆控制系统、主动抗侧倾杆和四轮转向控制系统以及 主动悬架与四轮转向的综合控制系统,得出:主动悬架和四轮转向综合控制系统能同时兼顾主动悬架和四轮转向的优点,使车辆的操稳性和平顺性大大提高 . 3.学位论文 宋晓琳 基于免疫算法的汽车主动悬架控制技术研究 2007 悬架是汽车的重要总成之一，其功能是缓和路面不平引起的冲击和振动、保持轮胎与路面的附着力，从而改善平顺性和操纵稳定性。被动悬架振动 系统的主要参数是弹簧刚度和减振器阻尼系数，它们在设计时是按某种特定工况下其平顺性和操纵稳定性综合性能最优来选取的，一旦选定后通常不能 改变。由于其特性参数不能根据使用工况和路面输入的变化来进行控制调整，因而难以满足汽车平顺性和操纵稳定性的更高要求，其性能的进一步提高 受到限制。随着电子控制技术的发展，为了克服被动悬架的缺陷，改善汽车悬架的性能，近年来国内外学者深入开展了汽车主动悬架系统及其控制技术 的研究。 目前，汽车主动悬架的研究大多基于悬架系统的简化模型，此简化模型虽然能够表达真实悬架的一些基本特性，但未考虑悬架结构的非线性因素的 影响，使得用名义参数(即真实系统各零部件的特性参数)表征的简化模型不能很好地等效于真实的悬架系统。同时，由于汽车悬架系统是一个复杂、时 变、不确定的非线性系统，很难获得其精确的数学模型，且汽车受到的路面激励也具有随机性。采用基于模型的传统控制(包括经典控制理论和现代控制 理论)，无论是线性控制还是非线性控制均难以很好地控制汽车主动悬架系统。因此，不需要精确数学模型，决策方式灵活机动，具有较强鲁棒性的智能 控制显示出明显的优势，它能实现对复杂不确定系统的控制，非常适用于具有随机扰动和复杂数学模型韵汽车悬架系统。目前实现智能控制常用的技术 有：模糊逻辑、专家系统、神经网络、遗传算法以及它们的混合技术等，其中神经网络和遗传算法是从人体信息处理系统的脑神经系统和遗传系统发展 起来的，其研究及其应用已取得了一定的成效。但其仍有许多不足，如神经网络的连接权值难以确定且易陷入局部最优；遗传算法虽然具有全局搜索能 力，但局部搜索能力不是很有效，且在处理复杂、混淆和多任务问题时不够灵活，进化后期收敛速度缓慢，从而影响到控制效果。 免疫系统作为人体信息处理系统的四个子系统之一，具有对抗原的多样性识别能力；具有自我调节功能，能根据抗体间的亲和度调节抗体浓度，避 免陷入局部最优解；具有记忆功能，能够在动态环境中维持自身的稳定，是一个非常鲁棒的自适应系统，可以处理各种扰动和不确定性。免疫系统的这 些性质为其在汽车主动悬架控制系统中的应用提供了基础。为了进一步提高汽车主动悬架系统的性能，本文基于生物免疫系统的基本特性，将免疫系统 与控制系统相结合用于汽车主动悬架控制系统。首先，将免疫算法用做辅助用途，用于汽车悬架系统辅助建模与辅助学习模糊控制器，以获得能较真实 反映实际系统的汽车悬架简化模型，解决模糊控制器设计过分依赖专家经验知识，导致设计困难的问题：其次，基于控制的训练和学习，模仿控制器 ，提出了汽车主动悬架的免疫控制策略；最后，基于ADAMS/View和Hydraulic，建立了汽车主动悬架的液压伺服系统的虚拟实验仿真平台，并利用 ADAMS/Control模块的接口实现与Matlab/Simulink的联合仿真，实现了免疫控制策略的虚拟实验验证。论文主要研究工作和创新点如下： 1．根据汽车主动悬架的研究模型大多基于简化模型，且简化模型的参数是名义参数，未考虑悬架结构型式的非线性特性的情形，提出了汽车悬架系 统参数的免疫辨识方法。研究结果表明，免疫辨识方法的辨识精度好于递推最小二乘法，当输入输出信号存在一定能量的干扰时，递推最小二乘法失去 了辨识能力，而免疫辨识仍然能得到较好的结果，说明其具有较好的抗干扰能力。 2．提出了汽车主动悬架的免疫控制策略，并分别就三种不同编码(二进制、十进制和DNA编码)方式的免疫控制策略做了对比研究。仿真研究表明 ，基于十进制编码的汽车主动悬架的免疫控制策略效果最优，但其速度较慢。基于二进制和DNA编码的免疫控制策略其控制速度相差不大，但后者的控制 效果明显好于前者。基于DNA编码的免疫控制策略，其控制效果和速度综合指标优于十进制和二进制两种编码的免疫控制策略，为最佳选择。 3．提出了汽车主动悬架的混沌免疫控制策略。结果表明，混沌免疫控制策略的控制平稳性要优于免疫进化控制，即基于十进制的免疫控制策略。 4．针对模糊控制器的设计过分依赖专家经验，导致其设计困难的问题，提出了基于免疫算法的汽车主动悬架模糊控制器的设计方法。仿真研究表明 ，采用免疫算法优化得到的模糊控制器其控制效果与手动调试的效果相当；抽取多余模糊规则后得到的模糊控制器，其控制效果要优于全规则模糊控制 器。该设计方法避免了手动试错调试的繁琐，提高了设计效率，特别是对高维模糊控制器的设计具有一定的实用价值。 5．考虑到免疫控制的实时性和模糊控制输入的单一性，将两者结合，提出了免疫模糊控制策略。研究发现，该控制方法兼有免疫控制和模糊控制的 优点，其控制效果优于两者单独控制作用的效果。 6．由于汽车主动悬架的实验研究 (无论是简单的模型实验还是复杂的实车试验)都很复杂且需要投入大量资金。同时，在研究过程中，往往需要研 究机构、大专院校和一些公司等多家单位的通力合作才能进行。针对这一情况，设计了基于ADAMS/View和Matlab/Simulink的汽车主动悬架的虚拟实验仿 真平台，并进行了如下两方面的研究： (1)为了验证设计的汽车主动悬架的虚拟实验仿真平台的有效性，基于ADAMS/Control模块，采用PID控制，假设主动悬架上作用一理想的控制力和液 压伺服系统产生的作动力，对汽车主动悬架进行了控制研究。结果表明，两种情形下的汽车主动悬架控制结果具有良好的一致性，说明所设计的含液压 伺服系统的汽车主动悬架虚拟实验台是可行的。该虚拟实验方法可以缩短实验周期，减少实验费用，为汽车主动悬架控制算法的研究提供了一种有效的 分析手段，能为下一步在真实的主动悬架实验台上实施起到理论指导作用。 (2)利用上述验证了的虚拟实验台，通过其与Matlab的接口实现了免疫进化 控制策略的虚拟实验研究。虚拟实验结果表明，采用免疫进化控制控制汽车主动悬架系统，其效果较好。 4.期刊论文 寇发荣.KOU Fa-rong EHA汽车电控主动悬架的模糊控制试验 -西安科技大学学报2009,29(5) 为了改善汽车的乘坐舒适性和行驶安全性,克服传统液压主动悬架结构复杂、可靠性低的不足,将目前航空航天领域先进的EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)作动技术引入汽车主动悬架控制结构中.在分析电动静液压作动器EHA原理和悬架结构的基础上,建立了基于EHA的汽车主动悬架数学模型,设计 了模糊控制算法.研制开发了EHA汽车主动悬架物理样机及试验系统,在模拟路面输入条件下进行了该主动悬架的台架试验.模型仿真表明,所设计的控制器 是有效的,并将该模糊控制策略应用于EHA主动悬架样机试验中.试验结果表明,基于EHA的汽车主动悬架有效改善了汽车的平顺性和行驶安全性. 5.期刊论文 宋晓琳.赵丕云.SONG Xiao-lin.ZHAO Pi-yun 用于汽车主动悬架的模糊控制器的研究 -湖南大学学报 （自然科学版）2000,27(2) 对用于汽车主动悬架的模糊控制器进行了研究.以阶跃函数和模拟路面时间历程为输入对汽车1/4主动悬架模型进行计算机仿真,并与被动悬架模型进 行对比分析,结果表明:用该模糊控制器控制的主动悬架,汽车的舒适性和安全性都得到了明显改善,是一种较为理想的模糊控制器. 6.学位论文 赵海波 汽车主动悬架控制策略与仿真研究 2007 悬架对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性有着巨大的影响。目前，汽车上普遍采用的是由弹性元件和减振器组成的被动悬架。被动悬架的阻尼和刚度 参数一经选定，在车辆行驶过程中就无法进行调节，因而不能适应行驶过程中复杂多变的情况。而主动悬架能够根据路面激励情况及汽车运行的实际状 况，及时、准确地调整控制力的大小，使悬架处于最优的减振状态，从而提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。 在整个悬架控制中，控制策略是决定主动悬架系统控制效果好坏的关键性因素。汽车主动悬架的控制策略很多，本文选择PID控制，模糊控制和模糊 自适应PID控制这三种控制策略。作为一种典型实用的控制方法，PID控制具有计算量小、便于实施等特点；模糊控制有对系统参数的变化不敏感、可以 不依靠精确的数学模型等优点；模糊自适应PID控制是将PID参数整定的经验总结成模糊控制规则，根据系统输入在线调整PID控制器参数，进一步完善 PID控制的性能。 采用上述三种控制策略设计了主动悬架，以车身加速度、悬架动挠度和车轮动载荷作为悬架性能的评价指标，对四分之一车体两自由度主动悬架的 数学模型在MATLAB/SIMULINK的仿真环境中，以不同车速、不同路面等级以及改变系统参数的四种不同路况作为系统输入，进行一系列仿真，得到悬架在 时域内的动态响应。通过对比，全面分析在三种不同控制策略控制下的主动悬架的性能特点。 仿真结果表明，三种不同的主动悬架都能很好的减小车身加速度，表明对行驶平顺性的改善效果相当好，同时在一定程度上减小了车轮动载荷和车 身动挠度，表明主动悬架对提高车辆的操纵稳定性也起到了一定的作用。 最后，利用AMESim软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型，解决了主动悬架数学模型建立的难题。在时域内对基于AMESim的主动悬架进行了 控制仿真分析，并且与基于数学模型的主动悬架进行了控制仿真对比。 7.会议论文 祁建城.李若新.徐新喜.高延令 MATLAB语言在汽车主动悬架设计中的应用 2000 目的：求解汽车主动悬架的最优控制规律，进一步降低车身在坐姿乘员敏感频带的振动。方法：采用二自由度的汽车悬架模型及具有频域加权形式 二次型性能指标函数，用美国MathWorks公司开发的MATLAB软件求解了汽车主动悬架的最优控制规律。结果和结论：仿真结果表明，主动悬架有效地降低 了汽车簧载质量的垂直振动加速度，采用频域加权形式二次型性能指标函数可进一步降低车身在坐姿乘员敏感频带的振动加速度。 8.期刊论文 续海峰.张慧鹏.Xu Haifeng.Zhang Huipeng 汽车主动悬架模糊PID控制器的设计 -机械传动 2008,32(6) 针对汽车悬架这种复杂系统,建立了2自由度的汽车主动悬架数学模型,将模糊控制理论和PID控制策略经过有机结合后运用于主动悬架控制.用 Matlab语言及其Simulink工具箱仿真,结果表明,设计的主动悬架与被动悬架比较,其舒适性得到了明显改善,验证了这种控制策略的可行性及有效性. 9.学位论文 王亮 汽车主动悬架模型跟踪变结构控制研究 2009 随着汽车车速的进一步提高，人们对汽车的乘坐舒适性提出了更高的要求。传统的被动悬架一经设计，系统参数不能改变，限制了汽车性能的进一 步提高。而主动悬架有外界向其提供能量，并能连续调节能量流，以适应广泛的外部干扰，从而能很好地满足汽车舒适性的要求。主动悬架设计的核心 是控制策略，其有效性以及相关数据处理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的好坏关系到主动悬架系统性能的优劣。考虑路面干扰的复杂性和被控对象中存在不确定性，本文研究了 汽车主动悬架的模型跟踪变结构控制。 本文首先论述了如何将滑模变结构控制理论应用于模型跟踪控制系统设计，即模型跟踪变结构控制系统的设计原理。依据汽车系统动力学理论，分 别建立了简易程度不同的三种悬架模型，即线性二自由度、线性四自由度及非线性二自由度悬架模型，以及国家标准路面输入模型。 然后，建立了以最优控制方法为基础的独立式主动悬架，并将其作为参考模型，结合模型跟踪变结构控制理论，分别设计了三种模型情况下的主动 悬架控制器。 最后，在matlab/simulink环境中建立三种不同模型的主动悬架系统以及被动系统的仿真模型。仿真结果表明，与被动悬架相比，主动悬架系统各指 标都有明显的改善，大大提高了汽车舒适性能。另外，所设计主动悬架控制器不仅响应速度快，跟踪性能好，而且鲁棒性能优越，对于被控系统参数的 改变不敏感。 本文研究表明，基于模型跟踪变结构控制理论设计主动悬架控制器是行之有效的，为主动悬架的进一步研究提供了有价值的理论参考。 10.期刊论文 吴启谊.王海林.WU Qi-yi.WANG Hai-lin 汽车主动悬架比例液压系统的设计 -流体传动与控制 2007,""(6) 该文简要地分析了汽车液压主动悬架的基本结构.在此基础上,对主动悬架液压比例控制系统进行了静态设计,其中包括对负载的分析以及比例阀的选 取,并通过确定比例主动悬架液压参数获取系统的模型参数. 引证文献(5条) 1.刘伟.刘大维.陈焕明.符朝兴 基于联合仿真的半主动悬架车辆行驶平顺性研究[期刊论文]-农业机械学报 2009(6) 2.郑泉.陈黎卿.王继先.张小龙 基于ADAMS/Car和Simulink的主动悬架遗传模糊控制[期刊论文]-农业机械学报 2009(5) 3.唐传茵.李华.周炜.周淑文.赵广耀 基于遗传算法和神经网络的车辆主动悬架控制技术[期刊论文]-农业机械学报 2009(2) 4.王其东.王霞.陈无畏.秦炜华 汽车主动前轮转向和防抱死制动协调控制[期刊论文]-农业机械学报 2008(3) 5.陈黎卿.陈无畏.郑泉.王继先 基于联合仿真技术的主动悬架自适应模糊PID控制研究[期刊论文]-系统仿真学报 2008(5) 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