模拟控制理论模糊控制理论模糊控制理论简介模糊控制的结构与控制规则转向与悬架集成系统的建模转向工况下半主动悬架整车动力学模型转向模型半主动悬架模型系统模型结构模型助力电动机模型轮胎模型道路模型建模仿真及控制助力特性控制策略控制策略的确定建模及仿真结果仿真参数的确定仿真模块转向模型西华大学毕业设计说明书仿真结果转向工况下半主动悬架建模仿真及集成控制半主动悬架的控制半主动悬架建模及仿真结果仿真参数半主动悬架的仿真模块仿真结果及分析中的对半主动悬架的影响考虑俯仰的自由度半主动悬架仿真及分析模型的建立仿真参数模糊控制的半主动悬架模型仿真结果及分析结论谢辞参考文献西华大学毕业设计说明书半主动悬架与电动助力转向系统集成控制建模及性能仿真摘要转向系统与悬架是汽车底盘两大关键的子系统。转向系统与悬架共同影响着汽车的操纵稳定性行驶安全性及平顺性。外界及内部的不确定因素对汽车的干扰是多种多样的，因此，悬架与转向系统的性能控制是非常重要的。转向系统与悬架系统评价指标的不同，使得仅对转向系统或者悬架进行单独控制难以使汽车的操纵稳定性及平顺性起得到较好的改善。及半主动悬架技术是今后汽车技术发展的趋势。因此，本文对两系统的集成技术进行初步的探索。本文建立了汽车的转向模型半主动悬架模型路面模型轮胎模型。在整车自由度的基础上对汽车的性能进行仿真。由于自由度模型省略了对俯仰角的仿真，本文建立了个四自由度的半主动悬架模型。在自由度的半主动悬架模型中，采用模糊控制使悬架的性能得到改善。关键词汽车，电动助力转向，半主动悬架，性能，模型，仿真西华大学毕业设计说明书，西华大学毕业设计说明书前言设计背景除开发动机，车辆由多个系统组成传动系行驶系转向系制动系统等。车辆底盘接受发动机传来的动力，在驾驶员的指挥下行驶。日新月异的新技术的产生与发展，汽车已具有了定的动力性操纵稳定性与行驶安全性。计算机技术的发展，使得越来越多的技术体现在车辆上。其中，电子控制技术对汽车性能的改善影响深远。汽车的各个系统相互协作，起影响着汽车的制动性平顺性操纵稳定性动力性与行驶安全性。电子控制技术在汽车上的越来越多的应用，使汽车控制系统的设计趋于复杂。悬架与转向系统是底盘集成系统中比较重要的部分，其性能的提高对车辆性能的提高显得尤为重要，直接关系着整车的操纵稳定性与平顺性。电动助力转向系统概述汽车的转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门结构。其作用是使汽车在行驶过程中，能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面偶然冲击及汽车意外偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。在低速时，要求能够提供足够的力矩使得转向轻便灵活在中高速区域转向时，要求助力较少，以使得路面的冲击能反映到方向盘上，以使驾驶员保持定的路感，从而提高高速行驶的操纵稳定性。的国内外研究现状上世纪八十年代，人们开始研究电子控制式电动助力转向即。是在电控液压助力转向的基础上发展起来的。它具有结构简单零部件大大减少可西华大学毕业设计说明书靠性好，且纯粹依靠电动机通过减速机构直接驱动转向机构，解决了电控液压助力转向存在的液压管路泄漏和效率低的问题。从控制策略的发展趋势来看，今后控制信号将不再仅仅依靠车速与扭矩信号，而是根据转向角转向速度横向加速度前轴重力等多种信号进行与汽车特性相吻合的综合控制，以获得更好的转向路感。目前已经开始这方面的研究。从国内外的研究来看，今后的研究主要集中在以下几个方面助力控制策略。助力控制是在转向过程中为减轻转向盘的操纵力，通过减速机构把助力电机的力矩作用到机械转向系上的种基本控制模式。助力控制策略的主要目的是根据转向助力特性曲线确定助力电动机的助力大小，辅助驾驶员实现汽车转向。控制策略是研究的重点。系统匹配技术。助力特性的匹配电机及减速机构的匹配传感器的匹配以及系统与其它子系统进行匹配，是使整车性能达到最优的关键。可靠性。转向系统是驾乘人员的生命线之，必须保证高度可靠性。除了应有良好的硬件保证外，还需要良好的软件做支撑，因此对的可靠性提出了很高的要求。的分类根据电动机布置位置的不同，可分为转向柱助力式齿轮助力式齿条助力式。转向柱助力式如图所示，电动机固定在转向柱侧，通过减速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。由于助力电机安装在驾驶舱内，受到空间布置和噪声的影响，电机的体积较小，输出扭矩不大，般只用在小型及紧凑型车辆上。图转向柱助力式转向器西华大学毕业设计说明书齿轮助力式如所示，电动机和减速机构与小齿轮相连，直接驱动齿轮助力转向。由于助力电机不是安装在乘客舱内，因此可以使用较大的电机以获得较高的助力扭矩，而不必担心电机转动惯量太大产生的噪声。该类型转向器可用于中型车辆，以提供较大的助力。图齿轮助力式转向器齿条助力式如图所示，电动机和减速机构直接驱动齿条提供助力。由于助力电机安装于齿条上的位置比较自由，可以提供更大的助力值，所以般用于大型车辆上。图齿条助力式转向器的构成和工作原理主要由转矩传感器车速传感器电子控制单元电动机离合器减速机构转向轴及转向器组成。其结构图如图所示。图控制系统结构示意图电动助力转向系统的工作原理为不转向时，助力电机不工作当转向盘转动西华大学毕业设计说明书时，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴上的转矩，并产生个电压信号同时，由于车速传感器测出的车速，也产生个电压信号。这两路信号传到电子控制单元，经过运算处理后，由向电动机和离合器发出控制指令，即向其输出个合适的电流，在离合器结合的同时，使电动机转动产生个转矩，该转矩与电动机在起的离合器减速机构减速增扭后，施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮齿条转向器总成中的小齿轮相连，于是电动机发出的转矩最后通过转向器施加到汽车的转向机构上，使之得到与工况相适应的转向助力。汽车悬架系统悬架简介悬架是车架与车桥之间的所有传力连接装置的总称。它除了缓冲吸收来自车轮的振动外，还把路面作用于车路的垂直反力纵向反力和侧向反力，及这些反力造成的力矩都传递到车架上，从而改变汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。传统的悬架系统主要由弹簧减振器导向机构及弹性轮胎组成。轿车或客车上为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中设置横向稳定杆，以提高侧倾角刚度，使车辆具有不足转向特性。悬架的分类与工作原理悬架系统按照工作原理的不同可分为被动悬架半主动悬架主动悬架。被动悬架半主动悬架主动悬架图各种悬架的结构简图西华大学毕业设计说明书半主动悬架的悬架组件中，弹簧刚度和减振器阻尼系数之可以根据需要进行调节。因为调节阻尼仅消耗能量，不需要外加能量源，因此主要采用调节减振器的阻尼系数法，只需要提供调节控制阀控制器和反馈调节器所消耗的较小功率。半主动悬架是无源控制，因此在转向起动制动等工况时，不能对悬架刚度和阻尼系数进行有效地控制。主动悬架又称全主动悬架，它为种有源控制，具有做功能力的悬架，需要外加能量源。当汽车载荷行驶速度路面附着状况等发生变化时，它能够自动调整悬架系统的刚度和阻尼系数，从而能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等各方面的性能要求。半主动悬架的研究现状随着生活水平的不断提高，用户对汽车舒适性的要求越来越高，传统的汽车悬架系统已不能满足人们的要求。人们希望汽车的车身的高度悬架的高度减振器的阻尼能随汽车的速度及路面状况的变化而自动调节，从而实现乘坐舒适性的提高。年，美国加州大学戴维斯分校学者的和首先提出了半主动悬架的概念。其基本原理是用可调刚度弹簧或可调阻尼的减振器组成悬架，并根据簧载质量的加速度响应等反馈信号，按照定的控制规律调节弹簧刚度或减振器阻尼，以达到较好的减震效果。目前，在半主动悬架的控制研究中，以对阻尼控制的研究居多。阻尼可调半主动悬架又可分为有级可调和连续可调。近年来，国内外学者对半主动悬架控制方法进行了大量的研究，控制方法涉及到所有的控制理论的所有分支，许多控制方法如天鹏阻尼控制控制最优控制自适应控制神经网络控制模糊控制等在悬架上得到了应用。西华大学毕业设计说明书研究的目的与内容研究的目的悬架与转向系统对整车底盘中的两个关键的子系统。它们影响着整车的行驶轻便性操纵稳定性行驶平顺性。因此，控制好这两个系统，对整车意义重大。由于悬架与转向系统的评价性能参数不同，使得这两个系统的连接并不是简单地叠加在起。它们相互影响，相互协调。如果我们将其视为个整体进行集成控制，可以将单独控制各个系统的优势互补，从而更进步地提高汽车的操纵稳定性与平顺性。研究内容本文主要对轿车的与半主动悬架的控制策略及建模进行研究。主要内容如下确定助力特性曲线，得到不同转向盘转矩和车速下的助力目标电流。建立系统的模型，确定其控制策略为控制。建立道路模型，采用高斯白噪声作为信号的输入源。建立转向工况下，半主动悬架的自由度模型。在此基础上与集成。确定集成控制中悬架的控制为基于车身垂直加速度的粗略的比例控制，并对转向工况下整车的性能进行仿真分析。对整车的俯仰角侧倾角横摆角速度质心侧偏角进行仿真分析。对比与半主动悬架单独控制和集成控制时性能的分析。西华大学毕业设计说明书控制理论模拟控制理论调节器是种线性调节器，它将给定值与实际输出值的偏差的比例积分微分通过线性组合构成控制量对控制对象进行控制。调节器已形成典型的结构，它变化灵活，在工业过程中得到广泛的应用。其控制原理框图如图所示图控制原理框图调节的微分方程为式中，其中为偏差，为参考输入，为系统输出。控制原理框图中，比例环节决定控制作用的强弱，可以减小系统的误差，提高系统的动态响应速度。