Fuzzy Logic Control for Suspension Systems of Tracked Vehicles

A scheme of fuzzy logic control for the suspension system of a tracked vehicle is presented.A mechanical model for the whole body of a tracked vehicle,which is totally a fifteen-degree-of-freedom system,is established.The model includes the vertical motion,the pitch motion as well as the roll motion of the tracked vehicle.In contrast to most previous studies,the coupling effect among the vertical,the pitch and the roll motions of the suspension system of a tracked vehicle is considered simultaneously.The simulation of fuzzy logic control under road surface with random excitation shows that the acceleration,pitch angle and roll angle of suspension system can be efficiently controlled.     

基于模糊PID控制器的1/2整车半主动悬架仿真研究

通过抽象简化建立1/2整车半主动悬架数学模型,并在MATLAB软件中搭建仿真模型;计算出被动悬架的簧载质量、速度及其变化率,并作为主动悬架控制的输出量。半主动悬架采用模糊PID复合控制器,用模糊控制策略对PID控制器在给定的参数范围内进行在线实时调整。研究结果表明:采用模糊PID复合控制器的半主动悬架在不同车速阶段,对改善整车的总体性能有明显作用,车身垂直加速度、车身俯仰角加速度、前后悬架动行程改善明显,提升了整车在不同车速范围内的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

Fuzzy Logic Control for Semi-Active Suspension System of Tracked Vehicle

The model of half a tracked vehicle semi-active suspension is established. The fuzzy logic controller of the semi-active suspension system is constructed. The acceleration of driver‘s seat and its time derivative are used as the inputs of the fuzzy logic controller, and the fuzzy logic controller output determines the semi-active suspen-sion controllable damping force. The fuzzy logic controller is to minimize the mean square root of acceleration of the driver‘s seat. The control forces of controllable dampers behind the first road wheel are obtained by time delay, and the delay times are determined by the vehicle speed and axles distances. The simulation results show that this control method can decrease the acceleration of driver‘s seat and the suspension travel of the first road wheel,the ride quality is improved obviously.     

基于联合仿真的半主动悬架车辆平顺性

为减少车辆悬架系统开发周期和成本,利用SIMPACK软件建立了车辆1／4悬架多体动力学模型,基于天棚控制策略设计了半主动悬架控制器,并通过MATLAB／SIMULINK编写了控制算法对其进行联合仿真．将采用半主动悬架系统得到的仿真结果与采用被动悬架系统得到的仿真结果进行了对比,车身垂直加速度均方根值减少了30．2％．结果表明,基于天棚控制的半主动悬架可以有效衰减车身的振动,改善车辆的行驶平顺性,从而为车辆动力学系统的仿真分析提供了一种有效方法．     

汽车半主动空气悬架自适应模糊神经网络控制

考虑空气悬架弹簧刚度可调的特性,建立了车辆5自由度的半主动悬架非线性动力学模型.提出了一种基于自适应模糊神经网络系统结构的模型,参考自适应控制方法来研究汽车半主动空气悬架的非线性控制问题,并考虑半车模型前后悬架的输入时滞,对其进行了仿真分析.研究结果表明:该控制方法能够使人体垂直加速度、车身垂直加速度和俯仰角加速度都得到很大的衰减,可在一定程度上减少路面对车身的振动冲击,提高汽车的行驶平顺性.     

七自由度整车半主动悬架仿真研究

通过MATLAB软件建立整车七自由度的动力学仿真模型。半主动悬架采用双模糊控制器,将计算出的刚性车身与悬架连接处的速度、动行程与俯仰角参数作为主动悬架控制的输入量;前轴左右车轮,悬架与车身连接处的速度与其期望值的误差及其变化率作为第一控制力输入量,刚性车身质心俯仰角速度与其期望值的误差及其变化率作为第二控制力输入量;后轴左右车轮,车悬架与车身连接处的速度与其期望值的误差及其变化率作为第一控制力输入量,悬架动行程与其期望值的误差及其变化率作为第二控制力输入量。计算结果表明:采用双模糊控制器能明显改善整车行驶的舒适性与稳定性,系统综合特性较好,刚性车身的垂向加速度、俯仰角加速度、前后悬架动行程性能提升明显,分别提升27.2%,19.6%,95.5%,33.8%。     

IPSO—BP算法在半主动悬架控制中的应用

为了改善半主动悬架的性能,提出采用改进的粒子群优化(improved particle swarm optimization,IPSO)-向后传播(back propagation,BP)算法作为半主动悬架自适应控制,该算法将标准粒子群算法进行改进,用以改善粒子群全局收敛性和收敛速度,并将改进后的IPSO算法作为BP神经网络的学习算法,用于半主动悬架的自适应控制.自适应控制器采用了双神经网络单元结构,一个作为输入端的控制器,根据路面输入调节半主动悬架阻尼值,另一个作为半主动悬架的辨识器,并进行在线识别.通过该控制器进行半主动悬架自适应控制数值仿真,结果表明,基于该算法的控制器明显改善了汽车的舒适性和平顺性,使得车身的垂向加速度比粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)-BP半主动悬架的降低了21.73%,提高了汽车悬架的性能.     

基于改进天棚阻尼的半主动悬架系统动力学与电磁兼容特性分析

磁流变阻尼器(MRD)对实现智能车辆悬架系统具有重要的应用价值. 在建立整车7-DoF悬架系统模型和修正的MRD Bouc-wen滞环模型基础上,应用磁流变(MR)“四分之一”车辆悬架系统的改进型天棚阻尼控制策略,设计了一种对整车4个MR悬架子系统进行独立控制的半主动异步控制器,并考虑整车前、后轮的间距,应用带延时的谐波和平滑脉冲,及实测的随机路面信号作为路面对车轮的激励输入,对MR悬架和被动整车动力学系统的垂直、俯仰和侧倾运动性能进行了系统的比较研究,同时验证了控制器的电磁兼容特性. 结果表明:提出的基于天棚阻尼策略的半主动控制器能理想地改善MR整车悬架系统的乘坐舒适性和操纵安全性等多目标悬架性能,其控制电流的传导与辐射噪声均满足国家标准要求,为进一步开展MR智能车辆悬架系统的半主动解耦控制研究奠定了理论基础.     

基于键合图的整车转向振动仿真

基于键合图理论建立了某车整车转向模型,采用滤波白噪声作为路面输入,进行了侧向加速度为6.67m/s2时的转向仿真,通过对车身垂直加速度、俯仰角和侧倾角仿真结果的分析,对原车悬架系统进行了优化.     

基于电液比例阀减振器半主动悬架系统的研究

为提高汽车的平顺性和操纵稳定性,设计了以电液比例阀半主动减振器为控制对象,采用自适应神经网络控制方法的半主动悬架系统。在对电液比例阀减振器阻尼力变化规律进行分析的基础上,建立了基于电液比例阀减振器的半主动悬架模型,采用神经网络自适应控制方法对模型进行了研究。路面输入采用积分白噪声模拟B级路面谱,以簧载质量垂向加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷作为评价指标。利用Matlab/Simulink工具箱进行仿真,结果表明,设计的半主动悬架与被动悬架相比,其平顺性与稳定性均得到了良好的改善。     

AMESim在悬架转向集成模型中的应用

在建立车辆半主动悬架(SAS)和电动助力转向(EPS)动力学模型的基础上，分析悬架系统和转向系统的状态耦合变量，运用MATLAB/Simulink和机械液压仿真软件AMESim搭建SAS+EPS的集成控制模型，通过创建S函数实现AMESim和Simulink的接口互连.联合仿真结果表明，集成控制下车身的垂直加速度和侧倾角均有所降低，车身姿态得到抑制，车辆的操稳性和平顺性均优于悬架或转向的单独控制效果.AMESim和Simulink的联合应用为底盘系统的集成控制提供了一种新的研究方法.     

Vibration Control of Vehicle Suspension System by Electrorheological Damper

Over the past three decades ,vibration control ofvehicle suspension systems has always been the sub-ject of extensive research in order to provide a goodride comfort performance for passengers . The pri ma-ry objective function of any vehicle suspension systemis toisolatethe bodyfromroadway disturbances[1 -5].Generally three types of suspension systems are used,namelythe fully active ,the semi-active and the pas-sive control systems . Compared with the other twosuspensions,the semi-active susp…     

汽车动力学分析及悬架子系统优化设计

为提高汽车的行驶平顺性及操纵稳定性,在进行整车动力学分析的基础上建立汽车悬架系统多目标优化模型,并提出一种基于改进遗传算法的悬架参数多目标优化方法.该方法改进了传统遗传算法中的种群个体选择机制,锦标赛选择过程由外部非支配集和原种群同时参与,可使多次迭代所得父代种群与子代种群中的最优个体均有机会被选取,保证了新种群的多样性.以某轻型客车为研究对象,选取车身侧倾角、横摆角速度及振动加速度作为优化指标,对悬架系统的弹簧刚度、减振器阻尼系数及稳定杆扭转刚度进行多目标优化.实车实验结果表明:与悬架优化前相比,汽车行驶过程中的车身侧倾角、横摆角速度及质心振动加速度分别下降了12.3%、6.4%和9.8%.所提出的基于改进遗传算法多目标优化策略可合理匹配悬架系统各参数,改善汽车的行驶平顺性及操纵稳定性.     

基于联合仿真技术的半主动悬架混合控制策略研究

为减少汽车半主动悬架系统开发周期和成本,利用多体动力学仿真软件SIM—PACK建立了某轿车单斜臂式悬架虚拟样机模型,并在MATLAB／SIMULINK环境中设计了基于混合控制策略的半主动悬架控制器,建立了一个半主动悬架控制策略研究的集成环境,利用该集成环境研究了基于混合控制策略的半主动悬架车辆行驶性能。与被动悬架相比,当汽车以72km／h在B级路面上行驶,阻尼力分配系数a为0．6时,混合控制策略下的半主动悬架车身垂向加速度均方根值和悬架动行程均方根值分别下降了17．38％和43．24％,而轮胎动载荷均方根值仅增加了4．42％。研究结果表明,基于混合控制策略的半主动悬架可以有效衰减车身的振动,改善车辆行驶平顺性,而车辆道路友好性并没有发生恶化。     

磁流变阻尼器的神经网络建模及应用

对非线性的磁流变阻尼器进行建模,建立单个磁流变阻尼器的神经网络正模型和神经网络逆模型,设计了两种四磁流变阻尼器的神经网络逆模型,通过两层控制策略将它们应用于汽车半主动悬架控制.结果表明:第1种神经网络逆模型对簧载质量的垂直加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度具有较好的控制效果,可有效改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性;第2种神经网络逆模型还有待改善.     

汽车主动悬架电子控制单元设计

使用AT89C52芯片作为控制芯片,以车身垂向加速度作为控制目标,设计了一种以1/4车辆振动模型为基础的主动悬架电子控制单元。控制单元采集垂向加速度及变化率作为输入信号,经过模糊控制算法处理,输出控制信号实现对车身振动的控制。实验结果表明,该控制单元能够很好的抑制车身的振动。悬架的控制单元的研究设计,对缩小与国际水平的差距,有着非常现实的意义。     

主动悬架 LQG 控制与模糊 PID 控制的比较研究

为了解决主动悬架系统控制问题,建立了1／2车辆主动悬架系统动力学模型,并设计了两种应用于主动悬架的控制器：LQG控制器和模糊PID控制器。 LQG控制器以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为其性能评价指标。模糊PID控制器将PID控制器与模糊控制器并联,采用了双模糊控制,分别以质心速度及其变化率和俯仰角速度及其变化率作为前、后悬架模糊控制器的两个输入;输出分别为前、后悬架的控制力。将分别应用这两种控制器的主动悬架在Simulink中仿真,结果表明两种控制器均能很好地改善汽车平顺性和乘坐舒适性。通过对两种控制的综合比较,模糊PID控制更具有实用性。     

基于模糊PID控制器的麦弗逊悬架联合仿真研究

通过实验测出磁流变阻尼器在不同电流作用下的力与速度关系的阻尼系数特征数据,并将所得阻尼数据导入麦弗逊悬架多体动力学模型;计算簧载质量速度及其变化率作为主动悬架控制的输出量;半主动悬架采用模糊PID复合控制器,用模糊控制策略对PID控制器在给定的参数范围内进行在线实时调整;在MATLAB中搭建悬架系统联合仿真模型。仿真计算结果表明:在各不同车速阶段,采用模糊PID复合控制器均对改善悬架的总体性能有明显作用;且车身垂直加速度、悬架动行程及车轮侧向滑移量在低频阶段改善突出,提升了整车在不同车速范围内的乘坐舒适性与操作稳定性。     

Fuzzy Control of Semi-Active Suspension Based on 7-DOF Tracked Vehicle

On the basis of analyzing the system constitution of tracked vehicle semi-active suspension,which consists of electrorheological(ER) damper and shape memory alloy(SMA) spring,a seven degree of freedom(7-DOF) dynamic model is established.The change of the elasticity of SMA spring and the characteristics of the ER shock absorber are studied.In addition,the study about fuzzy control logic is also carried out.Simulation of a C grade road under random excitations and definite disturbances is performed.Simulation result shows the fuzzy control strategy,which is used in the control of semi-active suspension system with ER damper and SMA springs,is effective,stable and reliable.     

Fuzzy Control of Semi-Active Suspension Based on 7-DOF Tracked Vehicle

On the basis of analyzing the system constitution of tracked vehicle semi-active suspension, which consists of electrorheological (ER) damper and shape memory alloy (SMA) spring, a seven degree of freedom (7-DOF) dynamic model is established. The change of the elasticity of SMA spring and the characteristics of the ER shock absorber are studied. In addition, the study about fuzzy control logic is also carried out. Simulation of a C grade road under random excitations and definite disturbances is performed. Simulation result shows the fuzzy control strategy, which is used in the control of semi-active suspension system with ER damper and SMA springs, is effective, stable and reliable.