面向直线行驶工况的汽车空气悬架系统控制策略研究

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中文摘要：与其他车辆悬架相比，附加气室容积可调式空气悬架具有主动升降车身高度和调节悬架刚度等功能，可极大提高车辆性能，是车辆悬架的发展方向之一，其核心是与之相关的控制策略。因此，本文以附加气室容积可调式空气悬架系统为研究对象，通过理论研究和数学建模，分别提出了直线平稳行驶及非紧急制动工况的悬架系统控制策略，并进行了仿真实验，验证所提控制策略的有效性。主要的研究内容及成果如下：（1）建立了附加气室容积可调式空气弹簧的数学模型及其仿真模型，在此基础上，以等效弹簧力代替附加气室容积可调时空气弹簧的方式分别建立了1/4和1/2车辆模型。并对附加气室容积可调式空气弹簧、1/4车辆模型分别进行了仿真实验，结果均表明：仿真结果与相关参考文献的实验结果基本吻合。（2）为了提高车辆直线行驶的综合性能，应用模糊层次分析法、极差正规化法及线性加权和法将悬架参数多目标优化问题转化为单目标优化问题，进而提出人工免疫–模糊分层控制策略旨在提高车辆的综合性能。其中，上层控制器应用人工免疫算法在线优化附加气室容积及阻尼器阻尼，下层控制器应用模糊规则对附加气室容积改变时弹簧内部气体质量进行控制。对直线平稳行驶时的车辆性能进行了仿真实验，结果表明该过程中：车身垂向加速度均方根降低了32.26%、前后轮胎动载荷均方根分别增大了5.45%和2.55%、前后悬架动挠度均方根分别降低了3.17%和7.69%。（3）为了抑制非紧急制动过程的车身俯仰运动，提出了制动过程中关闭主、附气室间电磁阀使主气室独立工作的方法，并基于Backstepping控制策略，通过对前、后空气弹簧（主气室）充、放气，实现对该过程中车身俯仰运动的抑制。对直线非紧急制动时的车辆性能进行了仿真实验，结果表明该过程中：车身最大俯仰角、车身俯仰角加速度均方根、车身最大垂向位移、车身垂向加速度均方根分别降低了79.43%、80.10%、78.57%、82.30%。（4）为了进一步检验本文所提控制策略的有效性，通过TruckSim与Simulink软件搭建了联合仿真模型并进行了联合仿真实验。结果表明：直线平稳行驶工况的车身垂向加速度均方根降低了30.50%、前后轮胎动载荷均方根分别增大了3.31%和2.74%、前后悬架动挠度均方根分别降低了5.66%和7.57%；直线非紧急制动工况的车身最大俯仰角、车身俯仰角加速度均方根、车身最大垂向位移、车身垂向加速度均方根分别降低了79.24%、79.21%、77.65%、81.96%。

作者：

王晓阳

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关键词：

空气悬架附加气室人工免疫–模糊 Backstepping控制直线行驶

授予学位：

硕士

学科专业：

机械工程

导师：

袁春元

学位年度：

2019

学位授予单位：

江苏科技大学

语种：

中文

中图分类号：