汽車底盤關(guān)鍵子系統(tǒng)及其綜合控制策略研究.pdf

1、為了滿足乘坐舒適、操縱方便、安全可靠和人類不斷實(shí)現(xiàn)完美的追求，汽車產(chǎn)品已經(jīng)由初期的完全機(jī)械式發(fā)展到現(xiàn)在的融合機(jī)械、電子、材料、控制等多種學(xué)科和科技新成果應(yīng)用的階段，而且功能越來越強(qiáng)，可靠性越來越高，正朝著多目標(biāo)綜合和智能化控制的方向發(fā)展。其中，與車輛乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性能密切相關(guān)的懸架、制動和轉(zhuǎn)向等底盤關(guān)鍵子系統(tǒng)及其綜合控制已成為汽車工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文結(jié)合國內(nèi)外汽車底盤動力學(xué)控制的研究現(xiàn)狀及存在的問題，以磁流變半主動

2、懸架為中心，從車輛動力學(xué)理論分析的角度出發(fā)，以輪胎在不同方向受力的內(nèi)在耦合為基礎(chǔ)，分別對磁流變半主動懸架系統(tǒng)，懸架與制動系統(tǒng)、懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及懸架與制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力學(xué)關(guān)系、建模及綜合控制問題進(jìn)行了研究。具體工作包括以下幾個方面：
　　 (1)對可控底盤關(guān)鍵子系統(tǒng)——磁流變懸架系統(tǒng)，進(jìn)行了相關(guān)的理論和試驗(yàn)研究。建立了基于磁流變減振器的1/4懸架系統(tǒng)模型，在模糊控制的基礎(chǔ)上引入灰色系統(tǒng)預(yù)測理論，提出了灰模糊控制策略并與傳統(tǒng)天棚和

3、模糊控制策略進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)對比研究。
　　 (2)在磁流變可控半主動懸架研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了懸架與制動系統(tǒng)間的動力學(xué)關(guān)系，建立了基于磁流變半主動懸架和制動系統(tǒng)的耦合半車模型，并在特定的縱/垂向輸入下，定量的分析了車輛縱/垂向性能間的相互影響；在此基礎(chǔ)上，提出以縮短制動距離和制動時間而不大幅降低舒適性作為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于動態(tài)表面控制理論的懸架與制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器，并對協(xié)調(diào)控制及各種非協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了仿真對比分析。
　

4、　 (3)建立了包含懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的集成側(cè)/垂向車輛動力學(xué)模型；定量的分析了懸架阻尼參數(shù)變化對側(cè)向動力學(xué)的影響及在不同特征路面激勵下車輛側(cè)、垂向頻域響應(yīng)間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上結(jié)合集成車輛模型，提出了懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜合灰模糊控制策略，并根據(jù)等維新息模型思想，研究了原始數(shù)據(jù)列數(shù)目的選取問題。
　　 (4)分析了整車各運(yùn)動姿態(tài)在車輛系統(tǒng)坐標(biāo)系下的相互關(guān)系及其對整車性能的影響；選取改進(jìn)的Magic Formula輪胎模型，建立了包含懸架

5、、制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整車縱/橫/垂向非線性動力學(xué)耦合模型，并在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了整車仿真模型，最后通過實(shí)車試驗(yàn)對仿真模型及其參數(shù)的正確性進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 (5)采用三維圖形方式分析了底盤各關(guān)鍵子系統(tǒng)的功能范圍和控制權(quán)重，明確了各可控子系統(tǒng)的作用和有效工作區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于主體目標(biāo)的分層控制策略，并對上層的系統(tǒng)監(jiān)督和任務(wù)分配邏輯及下層的子系統(tǒng)控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在三種典型工況下進(jìn)行了仿真分析