基于模糊PID控制的半主动空气悬架系统研究

作者:王天利[1] 熊金胜[1] 陈双[1] 薛玉斌[2] 章桂林[3] 刊名:辽宁工业大学学报:自然科学版 上传者:刘成文

【摘要】以空气悬架系统为研究对象,建立了半主动空气悬架的1/4车辆模型及白噪声的路面激励模型,将模糊控制理论和PID控制方法结合起来设计模糊PID控制器,并利用Simulink对建立的动力学模型进行平顺性仿真分析。从最终的结果可以得到结论:与传统PID控制的空气悬架相比,模糊PID控制的半主动空气悬架能更好地提高车辆的行驶平顺性。

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第 卷第 期 年 月 辽宁工业大学学报 (自然科 学版) () , 基 于模 糊 控 制 的 半 主 动 空气悬架系统研 究 王天利 ,熊金胜,陈 双,薛玉斌 ,章桂林 (辽 宁工业 大学 汽车 与交通 工程 学 院 ,辽宁 锦州 :锦 州立德 汽车 减振器 有 限公 司 ,辽宁 锦 州 苏州 市奥杰 汽车 技术 有 限公司 ,江 苏 苏州 ) 摘 要 :以空气 悬架系统 为研 究对 象,建立 了半 主动 空气悬架 的 车辆模型及 白噪声的路面激励 模型,将 模 糊控 制理论和 控制方法结合起来设计模糊 控制器 ,并利用 对建立的动力学模 型进 行平 顺性 仿真分析。从最终的结果可以得到结论 :与传统 控制 的空气悬架相 比,模糊 控制的半主动空气悬架能更 好地提高车辆的行驶平顺性。 关键词:空气悬架;模糊 控制 ;控制 :平顺性 中图分类号: 文献标识码: 文章编号 :() ’ , ,, , ( ,,,; ,, ,; ,,,) :, , ) , : ;;; 悬 架 的 功 能 是把 路 面 作用 在 汽 车 车 轮 上 的 力 (力矩 )由导 向杆 (横 向 、纵 向推力 杆 )传 递 到车 架 上 ,使汽车振动得到一定程度地衰减 ,确保货物 的 完 整性 和 乘员 的舒适 性 。而 空气 悬架在 运用 中有 振 动频率低、噪声小等相应的优势 ,空气弹簧作为空 气 悬架 的 一种重 要 部件 ,其 刚度 表现 为非 线性 ,运 用 不 同的控 制方 法 可 以进 行在 线实 时调 节 ,将 弹簧 的 曲线 设计 为理 想形状 。 传 统 采 用 的控 制机 理相 对简 单 ,使 用 起来 也 比较 方便 ,在 工程领 域 地应用 很 广泛 。但 是 控 制器 在 调整参 数 时 ,其 响应 是要 一段 时 间,在 反 应 过程 中,选 出最优参 数 较麻烦 ,随着 系 统参 数 改 变 时 ,就 不能对 系 统进行 有效 控制 :运 用模 糊 控 制 ,结合模 糊 数学 中 的逻辑算 法 ,确 定 的模 糊规 则表对 控 制 的对应 三个 系数 实 时在线 不 断地优 化 ,弥补 控 制 的不足 【。 收稿 日期 : 作者简介 :王天利 (一),男 ,辽宁朝阳人,教授。 第 期 王天利等:基于模糊 控 制的半主动空气悬架 系统研究 半主动空气悬架动力学模型 空气悬架系统主要分为 以下两部分:()结构 件部分,包括弹性元件 、减振器 、导向机构、横 向 稳定结构、缓冲块 (橡胶衬套)和安装支架等() 气路 和 控制 系统 ,包 括空 气 压缩机 、储 气 筒 、空气 滤清 器 、空 气干燥 器 、高度 控 制 阀等 。 以下 为某 商 用车 的传统 被动 式悬 架 ,控制 阀 为机械 式 的 ,现 对 其控 制 方 式进行 改 进 ,改为 半主动 式 空气悬 架 ,具 体 结构 如 下 图 所 示 。 式 中 :为簧 载质 量 (车身 、车架 部 分 );为非 簧载质量 (车轮、车轴部分);为减振器阻尼系数; 为空气悬架刚度,刚度可调,为控制量:岛为汽 车轮胎刚度 ;为非簧载质量位移 :为 (外界激 励 )随机路面;为簧载质量位移】 随机 路面输入模 型 汽车在实际使用过程中,因所处外界条件差异 (路 面 的 不平 度 、侧 向风

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