非线性空气悬架系统的控制策略研究
Research on Control Strategy of Nonlinear Air Suspension System
随着车辆悬架技术的飞速发展,空气弹簧悬架在大型豪华客车和高端轿车上的应用越来越普遍.空气弹簧悬架系统作为一种新型悬架系统,相较于传统的被动悬架系统,其在车辆的行驶平顺性和操纵稳定性等使用性能方面有明显的提升,并且还能有效的保护路面.首先,以空气弹簧悬架作为研究对象,对空气弹簧悬架的组成以及空气弹簧的刚度特性展开了详细的介绍,通过相关的理论分析推导出了空气弹簧恢复力与位移的关系,建立了不同气压下空气弹簧的多项式数学模型.然后,针对空气弹簧的非线性特性并基于车辆动力学理论,建立了1/2车六自由度"车-椅-人"主动空气悬架系统模型,推导了其运动方程和状态方程.根据PID控制理论、模糊控制理论及分数阶控制理论,设计了PID控制器、模糊控制器、模糊自适应PID控制器和模糊分数阶PI~λD~μ控制器,并建立了主动控制非线性空气悬架仿真模型.最后,在车辆空载、半载和满载的情况下,通过Matlab/Simulink工具箱对主动空气悬架系统的人体、座椅、车身的垂直加速度,俯仰角加速度,前后悬架动挠度及前后车轮动载荷进行仿真模拟.仿真结果表明:与被动空气悬架相比,论文设计的控制器不仅能有效的实现非线性空气悬架的主动控制,而且还能很好的改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,其中模糊分数阶PI~λD~μ控制器控制效果最好.
- 作者：
- 郭胜
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 专业名称：
- 车辆工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 王靖岳
- 中图分类号：
- U463.33
- 关键词：
- 空气弹簧；非线性；PID；模糊；分数阶
- Air spring; Nonlinear; PID; Fuzzy; Fractional order;