应用MATLAB对汽车悬架参数进行优化设计

在建立四自由度汽车悬架振动模型的基础上,应用Simulink动态仿真技术对悬架系统进行了动态仿真.得出了悬架系统在路面随机激励下的各种振动响应以及悬架参数对振动响应的影响因素.把各种振动响府作为优化目标函数,应用多目标数学规划理论、Matlab优化工具箱对悬架系统参数进行优化计算,得到优化结果.对不同工况的仿真分析,优化后汽车车身振动加速度得到明显的抑制,同时悬架动行程也得到较好的控制,汽车的行驶平顺性得到明显改善.     

汽车悬架优化过程的Pareto最优解

针对悬架优化过程目标函数相互冲突的问题,建立了四自由度半车模型,并施加随机路面激励,在此基础上研究了悬架多目标优化(MOP)。采用Matlab软件m文件与Simulink相结合的方法对悬架刚度、阻尼参数进行了数值模拟,分析了刚度或阻尼变化时悬架动行程与车身加速度之间的变化关系,并提出了一种通过数值模拟求解两目标函数优化下Pareto最优解的方法。研究结果表明,该方法可以有效地获得悬架动行程及车身加速度两目标函数下的优化解。     

汽车主动悬架单神经元PID控制器设计

悬架系统对汽车乘坐舒适性和操纵稳定性的改善起着重要的作用。为提高汽车行驶的平顺性,设计了单神经元PID控制器,并利用人工蜂群算法在线优化单神经元PID控制增益。以车身垂直加速度、轮胎动位移、悬架动行程为评价指标,研究控制器的减振效果和当路面输入改变、模型参数变化时的适应性,对1/4汽车主动悬架模型进行仿真了分析。结果表明:基于蜂群的单神经元PID控制器有效地降低了车身垂直加速度,且有较强的鲁棒性,进一步提高了汽车行驶的平顺性。     

车辆主动悬架解耦及其遗传优化控制研究

车辆簧上质量受到四轮激励引起的振动是一个非线性的耦合过程.为了有效减振,根据达朗贝尔原理建立整车七自由度主动悬架模型,在左右轮迹相干函数的基础上建立四轮路面激励时域模型,采用微分几何解耦方法,对整车悬架系统进行解耦控制得到状态反馈,通过对反馈控制器中二阶系统仿真,运用遗传算法对其二阶系数进行全局寻优并获得最优解.仿真结果表明:与被动悬架相比整车悬架经解耦遗传控制后,悬架垂向加速度、俯仰角加速度均方根值大幅衰减,达到了理想的预期.     

车辆半车悬架振动系统的参数辨识

在各类控制系统中广泛存在着时滞现象,尤其在振动控制系统中。本文以含有时滞状态反馈控制的四自由度半车悬架模型为例,在已知系统输入和输出数据的前提下,选取汽车车身质心位移响应作为输出,运用最小二乘法对系统的前后悬架时滞和位移增益参数进行辨识,以真实值和估计值之差的均方根值最小作为目标函数,从而验证该算法的有效性或可行性。     

人-椅8自由度车辆系统的平顺性和稳定性研究

文中在Matlab/Simulink中搭建了人-椅8自由度车辆系统仿真模型,在仿真分析时考虑汽车前、后轮之间的延迟性,以路面随机信号作为输入激励,研究了汽车平顺性的时频特性,且分别通过4个轮胎的输入激励研究了汽车的稳定性.研究结果表明:路面输入为随机信号时,车身垂直加速度,车身俯仰角加速度,人-椅垂直加速度,前、后悬架...     

车辆电液主动悬架智能控制研究

建立悬架系统和电液伺服作动器数学模型,分别在正弦信号激励和随机路面激励下,设计最优控制器,在MATLAB/simulink里搭建仿真模型进行数值仿真。仿真结果表明:最优控制的电液主动悬架系统对由路面输入引起的振动能有效抑制,车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷与被动悬架相比分别降低20%~55%、25%~44%、0%~54%,车辆行驶平顺性和操纵稳定性得到很大改善,验证了控制器的性能。     

电动静液压主动悬架自适应Smith反馈时滞控制

为了提高电动静液压（electro hydrostatic actuator,简称EHA）主动悬架在时变时滞下的减振效果,提出了一种自适应Smith反馈时滞控制策略。首先,建立了含时滞的EHA主动悬架模型,根据时滞微分方程理论得到可控阻尼与临界时滞的关系,分析了临界时滞下时滞对悬架系统动态特性的影响;其次,以遗传算法优化得到的最优时滞反馈系数及时滞量为补偿参考,采用自适应Smith反馈时滞控制对时滞主动力进行补偿;最后,仿真分析了自适应Smith反馈时滞控制策略下悬架的动态特性,开展了EHA主动悬架时滞控制台架试验。结果表明：自适应Smith反馈时滞控制下的悬架动态特性得到改善,有效降低了时滞对EHA主动悬架的影响。     

汽车悬架系统中混沌振动的自适应跟踪控制研究

汽车悬架系统中的混沌振动会对车辆性能产生严重的不良影响。针对汽车悬架中的混沌控制问题,从具有不确定性时变系统参数和随机路面激励作用的汽车非线性悬架系统模型出发,提出一种具有自适应特性的反馈跟踪控制方法,并采用Lyapunov稳定理论证明了控制器的渐进稳定性。仿真结果表明:车辆在不同行驶速度和等级路面激励情况下,该控制方法不仅能有效抑制悬架的混沌振动,且有效降低悬架垂向振动加速度。研究结果为研究探索可控悬架系统的有效控制策略,提高车辆行驶平顺性提供了有益的理论方法参考。     

非线性弹簧汽车悬架系统的非线性振动机理研究和运动稳定性分析

针对变截面弹簧汽车悬架系统，建立了两自由度系统模型的非线性运动微分方程，采用平均法导出了系统的幅频响应特性，分析了非线性弹簧刚度、阻尼系数、激励振幅和非线性参数变化对车身共振曲线的影响，并对车身的周期振动进行了稳定性分析，得出了稳定性条件。所得结果可为悬架系统的优化设计和最优控制提供理论依据。     

基于RBF的主动悬架反演滑模控制策略研究

为了使汽车悬架系统得到更好的动态响应和优化控制,将径向基神经网络(RBF)算法应用到了反演滑模控制策略中。建立了C级随机路面激励与2自由度1/4汽车悬架系统模型之间的关系;建立了主动悬架系统运动状态方程,对车辆垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动位移等悬架系统评价指标进行了研究;提出了一种基于径向基神经网络(RBF)算法的反演滑模控制策略;在Matlab/CARSIM联合仿真平台,对2自由度1/4汽车悬架系统模型和RBF反演滑模控制策略进行了仿真试验。研究结果表明:以C级随机路面为激励的条件下,此控制策略使车身加速度降低了34.7%,悬架动挠度降低了28%,轮胎动位移降低了28.7%,提升了悬架的动态性能和控制性能。     

随机和冲击载荷下悬架参数的优化

为提高悬架的抗冲击性能和减振性能，对悬架的线性刚度和非线性阻尼进行联合优化，得到其合理的参数匹配和非线性阻尼特性曲线。在其参数下悬架的抗冲击性能比传统的线性阻尼悬架提高50％，车身加速度均方根降低30％，对不同的路面和不同的行驶速度有良好的适应性，提高了车体在冲击载荷下的稳定性和乘车人员的舒适度。其结果对抗冲击载荷的悬架设计具有一定的参考作用。     

基于最优控制的汽车被动悬架参数优化设计

研究了利用最优控制理论对传统的汽车被动悬架参数进行优化的算法。根据最优控制理论得到了反馈增益，并利用最小二乘概念构造了目标函数。对一组悬架参数在正弦激励和随机激励下进行数值仿真得到的结果表明，和原有的被动悬架相比，本文方法使汽车的运行性能有较大的提高。由于利用本文方法对实际车辆进行改造并不复杂，因此该方法具有较强的实用性。最后，指出了这种算法在其他工程问题中应用的可能性。     

互联悬架液压参数灵敏度分析及优化

针对液压参数对互联悬架输出响应影响程度大小的问题,建立了四自由度液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,通过计算系统的传递函数及施加路面激励,得到了悬架模型在垂直模态和侧倾模态下的加速度谱密度响应。采用基于模糊灰色关联的灵敏度分析方法对悬架垂直模态和侧倾模态进行分析,得到了各液压参数的灰色关联度。运用多目标优化算法NSGA-Ⅱ,以两种模态下的悬架响应为优化目标,对灵敏度大的液压参数进行了优化。优化后两种模态下加速度功率谱密度峰值及加速度均方根值均有减小,液压互联悬架平顺性得到提高。     

悬架系统非线性减振器阻尼值变化系数对整车振动影响的研究

以MATLAB/SIMULINK为研究平台,搭建了包括车身垂直,俯仰和侧倾的七自由度非线性整车分析模型,讨论了汽车在随机路面谱激励下,非线性悬架系统对于整车振动的影响,并通过实车试验验证了所分析结果的正确性。论文详细分析了悬架阻尼非线性特性对车身总加权振动加速度均方根值的影响规律,研究结果表明:不同的复原行程阻尼值变化系数n_r和压缩行程阻尼值变化系数nc会不同程度的影响整车的振动,较小的变化系数会增大车身总加权振动加速度均方根值,而过大的变化系数对于整车平顺性并无较大改善。研究结果还表明变化系数相同的双向阻尼值变化系数n_(rc)和n_(cr)对整车振动影响很小。所开展的阻尼非线性对车身加权加速度振动响应影响的研究规律研究,考虑了对人体较为敏感的水平振动的影响,对于改善整车平顺性的悬架系统设计有一定的指导作用。     

基于D-最优试验设计的麦弗逊悬架优化

汽车操纵稳定性和舒适性成为评价汽车性能的重要技术指标之一,而汽车操纵稳定性和舒适性都与汽车悬架性能密不可分.以麦弗逊式悬架为研究对象,结合D-最优试验设计理论,建立了汽车的麦弗逊独立悬架动力学模型.结合随机路面模型仿真,对悬架各个结构参数进行最优实验分析,得到麦弗逊式悬架优化性能参数.经过优化分析与优化前悬架的性能进行对比,得出最优结构参数.优化实验结果表明:优化后麦弗逊式悬架综合性能得到了进一步提升.     

汽车主动悬架的自适应控制研究

主要对汽车主动悬架自适应系统进行研究。根据悬架系统的模型,参数往往不确定,路面激励未知且可变,对主动悬架的非线性性能特点进行研究。采用增益调度控制、模型参考自适应控制和自校正控制等几类自适应控制策略应用于主动悬架的主动控制系统。通过自校正控制自适应系统,按照路面行驶工况进行最优控制,通过计算机对电液系统的阻尼、弹力和水平位置等进行调节,使悬架系统对不同运行工况具有最大程度的适应能力。确保主动悬架性能满足车辆行驶稳定性能与乘坐舒适性,实现对悬架的自我优化控制。     

汽车磁流变半主动悬架控制策略对比研究

在分析磁流变减振器的结构与原理的基础上,建立起较为简化的汽车磁流变减振器数学模型。同时,建立了1/4汽车半主动悬架系统动力学模型及路面谱模型;分别设计了基于磁流变半主动悬架系统的天棚控制器、地棚控制器、PID控制器及模糊控制器,并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真试验对比研究。在天棚控制策略下,车身加速度降低16.32%,悬架动挠度降低16.91%;在地棚控制下,车身加速度降低11.29%,悬架动挠度降低2.94%;在PID控制下,车身加速度降低79%,悬架动挠度反而上升73%;在模糊控制下,车身加速度降低21%,悬架动挠度降低12%,轮胎动载荷降低5%。结果表明,模糊控制磁流变半主动悬架有效减小了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,明显地提高了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。     

汽车七自由度主动悬架时域响应与仿真

建立了汽车七自由度主动悬架整车模型,结合模糊控制与PID控制技术,研究不同路面激励下主动悬架的时域响应。设计了以前、后悬位置处车身垂直振动速度为控制量,以主动控制力作为输出变量的参数自调整模糊PID控制器。以C级路面四轮时域相干白噪声随机信号为输入,应用Simulink对控制器进行了仿真模块设计,同时也针对脉冲及正弦波信号路面激励下的时域响应进行了验证。结果表明:基于不同的路面激励,该控制方式可明显减小整车车身垂直振动加速度、俯仰与侧倾角加速度等指标,优于其他控制方式,说明该方法在改善汽车行驶平顺性方面具有较好的控制效果,对于深入研究悬架性能优化具有重要参考价值。     

基于平顺性的油气悬架参数动态分析与优化

以提高汽车行驶平顺性为目的,对油气悬架系统参数进行优化.建立油气悬架系统的二自由度1/4车辆数学模型.基于数学模型,在Matlab/Simulink软件中利用模块组合的方法建立仿真模型,并构建以车身垂直方向的加权加速度均方根值为目标函数的优化模型.优化算法采用遗传算法,通过编程将仿真模型、优化模型结合起来,实现Simulink、遗传算法对油气悬架系统参数的动态联合优化设计.利用该方法对某矿用自卸车前油气悬架设计阶段的结构参数进行优化,仿真结果表明:由该方法确定的油气悬架结构参数使车身垂直方向的加权加速度均方根值下降29.35%,加速度功率谱密度共振峰值降低23.6%,从而明显改善了汽车的行驶平顺性,同时也为其他类型的非线性悬架系统的动态优化设计提供了借鉴.