摘 要

悬架是影响汽车性能的关键部件，采用能够根据路面情况和汽车运行状态进行实时控制的电控悬架是提高汽车舒适性和安全性的重要途径。半主动悬架的控制性能介于传统被动悬架和主动悬架之间，它一方面克服了被动悬架的缺陷，另一方面又避免了主动悬架的控制成本比较高、控制过程难以实现的缺点，因而半主动悬架目前正在被越来越多的研究机构和开发商所关注。本毕业设计运用模糊理论建立了模糊控制的半主动悬架模型，设计半主动悬架模糊控制系统，并在此基础上对半主动悬架系统进行仿真，以此检验采用模糊控制策略对半主动悬架系统性能的影响。

本文首先运用车辆动力学理论建立了二自由度的1/4车辆动力学模型。选用由Tenneco开发的加速度感应阻尼（ASD）减振器、由Ohlin Racing开发的机电阀控系统为实现对象建立半主动悬架的控制系统。

在对半主动悬架控制方法研究的基础上，结合振动控制的理论和技术，提出了运用模糊控制算法来研究汽车半主动悬架的减振问题，设计了半主动悬架模糊控制器。

运用Matlab/Simulink软件对基于模糊控制的半主动悬架系统进行仿真，并将仿真结果与被动悬架的性能结果进行比较，以检验模糊控制算法的有效性。

关键词： 半主动悬架 模糊控制 仿真 Matlab/Simulink

ABSTRACT

The suspension system is a key component to ensure vehicles traveling comfort and safety, the using of Intelligent Suspension which could control the vehicles in real-time according to the vehicles running and road conditions is an important way. Semi-active suspension is a compromise program between traditional passive suspension and active suspension, both to overcome the passive suspension to further improve vehicle performance limitations, but also avoids the defects of active suspension that cost high and complex to control .Thus semi-active suspension vehicle of new technologies in recent years become a research hotspot. This paper used fuzzy system theory to establish a fuzzy control model of semi-active suspension, and designed a fuzzy controller. The writer also simulated the quarter-car semi-active suspension system to test the fuzzy control strategy’s impact for semi-active suspension system performance.

Firstly, this paper used vehicle dynamics theory to establish two degrees of freedom of 1 / 4 vehicle dynamics model. Selected the accelerometer sense damper (ASD) developed by Tenneco andElectromechanical valve system developed by Ohlin Racing to establish the control model of Semi-active suspension.

Based on the study of the control method about semi-active suspension and combined the theory and technology about vibration control, proposed to use fuzzy control algorithm to study the vehicle semi-active suspension damping problems, and designed a fuzzy controller.

After the modeling of input, the semi-active suspension fuzzy controller is designed respectively and the computer simulations are built with Matlab7.0 individually, we simulated the quarter-car semi-active suspension system, and achieved the better results.

Key Words：Semi-active suspension, fuzzy control, simulation, Matlab/Simulink

目录

摘要 1

ABSTRACT 2

目录 3

第一章绪论 1

引言 1

1.1悬架系统的功用和分类 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1汽车半主动悬架发展概述 2

1.2.2我国半主动悬架的发展 2

1.3 半主动悬架控制策略研究 3

1.4 本课题的研究内容及意义 3

第二章 车辆半主动悬架系统动力学分析 5

2.1悬架系统的性能评价指标 5

2.2悬架系统的动力学模型 6

2.2.1汽车振动模型的化简 6

2.2.2被动悬架的动力学模型 7

2.2.3半主动悬架的动力学模型 9

2.3本章小结 11

第三章 模糊控制系统设计 12

3.1模糊控制理论基础 12

3.1.1模糊集合与隶属函数 12

3.1.2模糊关系与模糊矩阵 13

3.1.3模糊逻辑规则 14

3.1.3.1模糊语言变量 14

3.1.3.2模糊蕴含关系 15

3.1.3.3模糊控制规则的类型 15

3.1.3.4模糊控制的其它性能要求 16

3.1.4模糊推理 16

3.1.5模糊判决 17

3.2模糊控制系统的设计 17

3.2.1模糊控制器的设计步骤 18

3.2.2模糊控制器的维数 19

3.2.3输入、输出变量的模糊化 20

3.2.3.1语言变量值分档的选取 20

3.2.3.2量化因子与比例因子 21

3.2.3.3模糊量的隶属函数 22

3.2.4模糊控制规则的建立 22

3.2.5清晰化处理 24

3.3本章小结 24

第四章 系统仿真及结果分析 25

4.1计算机仿真概述 25

4.2 实现仿真所需要的物理条件 26

4.2.1可调节阻尼减振器的选择 26

4.2.2悬架系统的参数 27

4.3随机激励下仿真分析 27

4.3.1路面不平度分析 27

4.3.2路面输入模型的建立 28

4.3.2半主动悬架模糊控制系统的仿真 29

4.4正弦激励下的仿真分析 31

4.5结果分析 32

第五章 结论与展望 33

5.1本课题的结论 33

5.2技术发展展望 33

5.2.1半主动悬架系统开发应用技术 34

5.2.2控制策略和控制器开发技术 34

5.2.3传感器技术 35

5.2.4执行器技术 35

致谢 37

参考文献 38

第一章 绪论

引言

环保、安全、舒适一直是现代汽车进行技术创新的三大主题。现代汽车除了保证其基本的行驶性、转向性和制动性能之外，正努力致力于提高其舒适性和操纵稳定性，向着高质量、高性能和高稳定性的方向发展。汽车的平顺性和安全性是汽车悬架设计的基本矛盾，把智能控制理论引入悬架系统是解决这一矛盾的主要手段。

传统的悬架只能保证汽车在一种特定的道路状态和速度下达到性能最优，随着高速公路的迅速发展以及人们对汽车安全性和平顺性要求的提高，传统的悬架已不能满足要求。人们希望悬架弹簧的刚度、减振器的阻尼系数、车身高度等能随汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件的变化而变化，同时满足汽车行驶平顺性、操纵稳定性等方面的要求，于是各种现代悬架控制技术方案得到长足地发展，各种形式的电子控制悬架应运而生。半主动悬架是电子控制悬架的一种，由于其独特的控制性能与特点，正逐渐成为国内外学者和生产商研究和开发的热点。

1.1悬架系统的功用和分类

悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都传递到车架或车身上，以保证汽车的正常行驶。

悬架系统按其结构形式可分为非独立悬架和独立悬架两类，按照其作用原理可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架等类型。