基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真
基于ADAMS的汽车前悬挂装置仿真分析
基于ADAMS的汽车前悬挂装置仿真分析基于ADAMS的汽车前悬挂装置仿真分析摘要：汽车悬挂系统是汽车行驶过程中非常重要的组成部分，对汽车的操控、乘坐舒适性以及行驶稳定性都有着重要影响。
本文利用ADAMS软件对汽车前悬挂装置进行了仿真分析，旨在探究不同悬挂参数对汽车性能的影响，并优化悬挂系统设计方案。
1. 引言汽车前悬挂装置是连接车辆车身和路面的一个重要部件，主要作用是吸收道路不平造成的冲击，保证车辆行驶过程中的平稳性和舒适性。
对前悬挂装置进行仿真分析有助于提高悬挂系统设计的准确性和可靠性。
2. ADAMS软件介绍ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一款基于多体动力学原理的仿真软件，具有广泛的应用领域。
它可以模拟机械系统的运动、力学特性以及系统之间的相互作用，并提供了丰富的分析工具和优化算法。
3. 汽车前悬挂系统模型建立本实验选取了一款某汽车的前悬挂系统进行仿真分析。
首先，通过测量实际车辆的尺寸参数和悬挂装置的特征参数，建立了汽车前悬挂系统的三维模型。
然后，将该模型导入到ADAMS软件中，并设置初始条件和约束条件。
4. 悬挂系统刚度参数仿真在初始模型的基础上，通过调整悬挂系统的刚度参数，分别进行了横向、纵向和侧向的仿真分析。
结果显示，随着悬挂系统刚度的增加，车辆在行驶过程中的横向加速度和纵向加速度均呈现减小的趋势，而侧倾角则呈现增加的趋势。
5. 悬挂系统阻尼参数仿真在初始模型的基础上，通过调整悬挂系统的阻尼参数，分别进行了横向、纵向和侧向的仿真分析。
结果显示，随着悬挂系统阻尼的增加，车辆在行驶过程中的振动幅度逐渐减小，乘坐舒适性得到了提升。
6. 优化设计方案结合前面的仿真分析结果，综合考虑悬挂系统刚度和阻尼参数的影响，提出了一种优化的悬挂系统设计方案。
该方案在保证行驶稳定性和乘坐舒适性的基础上，能够最大限度地减小车辆在行驶过程中的横向加速度和纵向加速度，从而提升车辆的整体性能。
基于ADAMS的汽车悬架装置的仿真分析与优化
主销后倾角随车轮跳动的变化
主销内倾角随车轮跳动的变化
计算机辅助工程分析
昆明理工大学
2、测试前悬架模型
外倾角变化为范围-0.7～1.1
侧向滑移变化为范围-8 ～ 22
前轮外倾角随车轮跳动的变化
前轮接地点侧向滑移随车轮跳动的变化
5、优化前悬架模型
优化过程中最大侧向偏移变化曲线
优化过程中侧向偏移变化曲线
优化后侧向偏移变化仿真
计算机辅助工程分析 昆明理工大学
5、优化前悬架模型
优化结果显示
通过数据显示， 车轮在跳动± 100mm时，接地 点最大侧向滑 移从优化前的 18.063变为优化 后的1.1893,极 大解决了轮胎 磨损严重的问 题
计算机辅助工程分析
昆明理工大学
1、创建前悬架模型
汽车悬架系统是比较复杂的空间机构。基于ADAMS的虚拟样 机技术，可把实际悬架及转向系统的结构抽象为下图所示动力学 仿真模型。 弹簧 车轮 上横臂
主销
转向拉杆 转向节 下横臂 拉臂
昆明理工大学
测试台
计算机辅助工程分析
2、测试前悬架模型
对车轮进行平行跳动仿真来分析车轮外倾角、主销内倾角、主 销后倾角的变化，由于前束角是为了消除车轮外倾带侧向滑移量过大，上跳-100ram处滑移值22mm，在100ram处 为-8mm，该车行驶时轮胎将严重磨损； 2．车轮定位参数在车轮上下跳动过程中变化都不太大，对此皮卡 车性能影响不大。
计算机辅助工程分析
昆明理工大学
3、细化前悬架模型
通过创建设计变量，按下表对模型参数化。
设计变量 DV_1 DV_4 DV_7 ··· ···
基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计
基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计一、概述本文以悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从新车型开发中悬架系统优化选型的角度，对悬架系统进行了运动学动力学仿真，旨在研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。
文章提出了建立悬架快速开发系统平台的构想，并以新车型开发中的悬架系统优化选型作为实例进行阐述。
简要介绍了汽车悬架系统的基本组成和设计要求。
概述了多体动力学理论，并介绍了利用ADAMS软件进行运动学、静力学、动力学分析的理论基础。
基于ADAMSCar模块，分别建立了麦弗逊式和双横臂式两种前悬架子系统，多连杆式和拖曳式两种后悬架子系统，以及建立整车模型所需要的转向系、轮胎、横向稳定杆等子系统，根据仿真要求装配不同方案的整车仿真模型。
通过仿真分析，研究了悬架系统在左右车轮上下跳动时的车轮定位参数和制动点头量、加速抬头量的变化规律，以及汽车侧倾运动时悬架刚度、侧倾刚度、侧倾中心高度等侧倾参数的变化规律，从而对前后悬架系统进行初步评估。
1. 悬架系统的重要性及其在车辆动力学中的作用悬架系统是车辆的重要组成部分，对车辆的整体性能有着至关重要的作用。
它负责连接车轮与车身，不仅支撑着车身的重量，还承受着来自路面的各种冲击和振动。
悬架系统的主要功能包括：提供稳定的乘坐舒适性，保持车轮与路面的良好接触，以确保轮胎的附着力，以及控制车辆的姿态和行驶稳定性。
在车辆动力学中，悬架系统扮演着调节和缓冲的角色。
当车辆行驶在不平坦的路面上时，悬架系统通过其内部的弹性元件和阻尼元件，吸收并减少来自路面的冲击和振动，从而保持车身的平稳，提高乘坐的舒适性。
同时，悬架系统还能够根据车辆的行驶状态和路面的变化，自动调节车轮与车身的相对位置，确保车轮始终与路面保持最佳的接触状态，以提供足够的附着力。
悬架系统还对车辆的操控性和稳定性有着直接的影响。
通过合理的悬架设计，可以有效地改善车辆的操控性能，使驾驶员能够更加准确地感受到车辆的行驶状态，从而做出更为精确的操控动作。
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化摘要：汽车悬架系统是车辆中起到缓冲和支撑作用的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度起着重要的影响。
为了提高汽车悬架系统的性能，本文基于ADAMS软件对汽车悬架系统进行建模和优化。
首先，介绍了汽车悬架系统的组成和原理，然后利用ADAMS软件对其进行动力学建模，并进行了参数化设计。
然后，通过ADAMS的优化模块建立了优化模型，并设定了优化目标和约束条件。
最后，利用ADAMS进行参数优化，评估了优化后的悬架系统的性能和稳定性。
1.引言汽车悬架系统是车辆中起到缓冲和支撑作用的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度起着重要的影响。
随着汽车工业的发展和人们对行驶安全和乘坐舒适度要求的增加，对汽车悬架系统的性能和稳定性提出了更高的要求。
因此，对汽车悬架系统进行建模和优化具有重要的理论和实际意义。
2.汽车悬架系统建模汽车悬架系统主要由弹簧、减震器和悬挂结构组成。
弹簧用于支撑车身和车轮之间的重量，减震器则用于减少由于路面不平而产生的振动。
悬挂结构起到连接车轮和车身的作用，并提供运动约束。
为了对汽车悬架系统进行建模，本文选用ADAMS软件进行动力学仿真。
首先，建立汽车悬架系统的三维模型，并设置合适的运动约束和连接关系。
然后，对系统进行刚体化处理，即将弹簧和减震器视为刚体，并通过刚体连接建立弹簧和减震器与车身和车轮的连接关系。
最后，通过添加合适的约束条件和初始条件，完成悬架系统的建模。
3.参数化设计为了对汽车悬架系统进行优化，需要对其相关参数进行设计和优化。
本文利用ADAMS的参数化设计功能对悬架系统的参数进行建模，并设置了相应的参数范围和步长。
通过参数化设计，可以根据实际需求快速调整和优化悬架系统的参数。
4.悬架系统优化在悬架系统优化中，本文设定了性能指标和约束条件，以最小化车身加速度和最大化车轮垂直位移为优化目标，同时考虑到车身重心的稳定性和悬架系统的刚度。
通过ADAMS的优化模块，对悬架系统的参数进行优化，并得到了最优解。
基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究
基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真研究1. 引言在现代汽车工业中，悬挂系统是保证车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的重要组成部分。
传统的汽车悬挂系统是被动的，通过弹簧和减振器来吸收路面不平造成的冲击力，但对于不同路面条件和行驶动态的应对能力有一定的局限性。
随着科技的进步和人们对驾驶体验的要求提高，汽车的主动悬挂系统逐渐得到了广泛关注。
主动悬挂系统能够通过感知路面信息和车辆状态来实时调整悬挂参数，从而提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
2. 主动悬挂系统的工作原理主动悬挂系统由悬挂执行机构、传感器和控制算法等组成。
传感器用于感知路面信息和车辆状态，悬挂执行机构负责实时调整悬挂参数。
控制算法根据传感器获取的信息来生成相应的控制策略，控制悬挂执行机构的工作。
3. ADAMS仿真模型建立ADAMS是一款用于多体动力学仿真的软件，可以模拟机械系统的动力学行为。
在本研究中，我们使用ADAMS软件建立了主动悬挂系统的仿真模型，包括车身、车轮、悬挂执行机构等。
通过在ADAMS中定义悬挂系统的各个参数和控制策略，我们可以模拟不同工况下悬挂系统的工作状态。
4. MATLAB控制算法设计MATLAB是一款强大的数学计算和仿真软件，我们使用MATLAB来设计主动悬挂系统的控制算法。
在控制算法设计中，我们需要考虑路面信息的感知、悬挂参数的调节等因素。
通过MATLAB的编程和仿真工具，我们可以方便地设计和验证不同控制策略的性能。
5. 联合仿真与分析在ADAMS和MATLAB的联合仿真中，我们将MATLAB中设计的控制算法与ADAMS中的悬挂系统模型相结合，进行系统级的仿真和分析。
通过联合仿真，我们可以模拟车辆在不同路面条件下主动悬挂系统的工作情况，评估系统的控制性能和对车辆行驶动态的影响。
6. 结果与讨论通过联合仿真和分析，我们可以得到主动悬挂系统在不同路面条件下的反馈响应结果。
基于ADAMSCar的汽车悬架系统_动力学建模与仿真分析毕业设计
毕业设计（论文）题目：基于ADAMS/Car的汽车悬架系统动力学建模与仿真分析毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日********大学毕业设计（论文）任务书姓名：院（系）：专业：班号：任务起至日期：毕业设计（论文）题目：基于ADAMS/Car汽车悬架系统动力学建模与仿真分析立题的目的和意义：汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。
基于ADAMS-MATLAB的汽车主动悬架联合优化设计与控制
（2-1式）
表2-1给出了加权加速度均方根值 与人体的主观感觉之间的关系。表2-1
加权加速度均方根值 （ ）
人体主观感觉
<0.315
没有不舒适
0.315~0.63
有一些不舒适
0.5~1.0
相当不舒适
0.8~1.6
不舒适
1.25~2.5
很不舒适
>2.0
极不舒适
2）辅助评价方法：
当峰值系数>9时，ISO2631-1：1997（E）标准规定用4次方和根值的方法来评价，它能更好地估计偶尔遇到过大的脉冲引起的高峰值系数振动对人体的影响，此时采用辅助评价方法——振动剂量之为
在各种CAD、CAE、CAM技术中，利用虚拟样机技术对机械和控制系统进行联合仿真技术是近年来发展较快的一种。ADAMS/Controls模块和MATLAB的联合仿真为机械和控制系统的联合仿真提供了一种全新的方法。在传统设计中，机械工程师和控制工程师虽然在共同设计开发一个系统，但是他们都需要各自建立一个模型，然后采用不同分析软件，对机械系统和控制系统进行独立的设计、调试和试验。最后建造一个物理样机，进行机械系统和控制系统的联合调试。如果发现问题，机械工程师和控制工程师又需回到各自的模型中，修改系统，然后再进行物理样机的联合调试。使用ADAMS/Controls控制模块，机械工程师和控制工程师可以共享一个虚拟样机模型，进行设计、调试和试验。可以利用虚拟样机对机械系统和控制系统进行反复的联合调试，直到获得满意的设计效果，然后再进行物理样机联合调试。
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与仿真
研究生课程论文是否进修生？是□否□基于ADAMS的汽车悬架系统建模与仿真（武汉理工大学汽车工程学院，汽研141班,1049721402323）摘要：本文首先介绍了ADAMS软件。
然后借助多体动力学软件ADAMS，进行汽车悬架系统的建模与仿真。
论文首先以CAR模块为研究平台,建立了悬架转向系统模型。
并进行了悬架的运动学和弹性运动学仿真分析，做出悬架性能相关参数的变化曲线。
悬架性能参数的变化曲线即本次建模仿真得到的结果。
对于汽车操纵稳定性的评价有重要的意义。
关键词：建模仿真；ADAMS；悬架系统Automotive suspension system modeling and simulation basedon ADAMSAbstract:In this paper, multi-body dynamics software ADAMS is introduced firstly. Using multi-body dynamics software ADAMS, the author does modeling and simulation of suspension systems.Based on the templates owned by CAR module,the author establish a suspension and steering systems model.Then the author does a simulation study on the kinematics and elastic kinematics of suspension ,based on which the author made a suspension-related parameter changes curve.Key Words：Modeling and simulation；ADAMS；suspension system1.ADAMS软件及其核心模块ADAMS（Automatic DynamicAnalysis of Mechanical System ）软件是原美国MDI公司（现已被MSC合并）开发的机械系统动力学仿真软件。
基于adams对汽车前悬架的建模与仿真分析
基于ADAMS对汽车前悬架的建模与仿真分析本文将用ADAMS/View创建的汽车前悬架模型中包括主销（Kingpin）、上横臂(UCA)、下横臂(LCA)、拉臂(Pull_arm)、转向拉杆(Tie_rod)、转向节(Knuckle)、车轮(Wheel)以及测试平台(Test_Patch)等物体，如图1所示，并且将前悬架的主销长度、主销内倾角、主销后倾角、上横臂长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、上横臂轴水平斜置角、下横臂长度、下横臂在汽车横向平面的倾角和下横臂轴水平斜置角等参数设置为设计变量，通过优化这些设计变量以达到优化前悬架的目的。
通过该例的介绍，重点来学习ADAMS从创建模型、测试和验证模型、到细化模型和迭代、以及优化设计模型的整个过程。
通过本文的学习，使读者能够掌握在ADAMS中如何对一个复杂的机构进行分析简化，以及如何利用ADAMS提供的强大仿真功能分析设计模型，从而在不断优化物理模型的过程中，找寻机构的最优解，进而加深对多体动力学分析软件ADAMS的认识。
图1 汽车前悬架模型1.1 汽车前悬架模型参数汽车前悬架模型的主销长度为330mm，主销内倾角为10°，主销后倾角为2.5°，上横臂长度350mm，上横臂在汽车横向平面的倾角为11°，上横臂轴水平斜置角为-5°，下横臂长500mm，下横臂在汽车横向平面的倾角为9.5°，下横臂轴水平斜置角为10°，车轮前束角为0.2°。
1.2 汽车前悬架模型创建1.2.1 启动并设置工作环境（1）开启双击桌面上的ADAMS/View2010的快捷图标,打开ADAMS/View，出现新建图2对话框，在欢迎对话窗口中选择“Create a new model”，在模型名称（Model Name）栏中输入：FRONT_SUSP,此处也可更改文件保存目录，单位制及重力方向等，这里先采用系统默认设置，直接点OK，进入ADAMS2010主界面，如图3所示，图中的浮动条即是ADAMS的主工具箱。
基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真
收稿日期：2005-03-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（10402008）・作者简介：杨英（1962-），女，辽宁台安人，东北大学副教授・第27卷第1期2006年1月东北大学学报（自然科学版）Journal o f Nort heastern uni versit y （N at ural S cience ）V o l.27，No.1!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Jan.2006文章编号：1005-3026（2006）01-0072-04基于ADA MS 机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真杨英1，刘刚2，赵广耀1（1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004；2.沈阳航空工业学院，辽宁沈阳110334）摘要：利用ADAM S 软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型，在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程，该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题・使机械设计和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型，机械系统设计和控制系统设计协调一致・采用自适应模糊P I D 控制策略对悬架控制，实现了P I D 控制过程中参数的在线自整定，从而使系统的控制性能更加完善・利用ADAM S 的C ontro ls 模块实现了ADAM S 与M ATLA B 的联合仿真，仿真结果表明，采用自适应模糊P I D 控制策略是合理的、可行的，与被动悬架控制相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷，提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性・关键词：机械模型；主动悬架；ADAM S ；控制策略；模糊控制中图分类号：u 270文献标识码：A由于主动悬架能主动及时地调整和产生所需悬架控制力，使悬架处于最优的减振状态，可以大幅度改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性，因此主动悬架的研究一直是汽车领域研究的热点问题・目前对车辆主动悬架控制策略的研究都是建立在悬架系统数学模型基础之上［1!3］・精确数学模型不易建立，且由于机械设计师和控制工程师使用不同的软件对同一车辆模型进行重复建模，一旦出现问题，机械系统和控制系统都要重新设计・如果主动悬架控制策略的研究建立在车辆悬架机械模型基础上，那么机械系统和控制系统设计能够协调一致，并且可以设计复杂的模型，包括非线性模型和非刚性模型・ADAM A S 使其成为可能・本文利用ADAM S 软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型，在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程・将P I D 控制和模糊控制结合起来，在线自适应调整P I D 控制的有关参数，提高控制系统的实时性、鲁棒性・在时域内对该主动悬架系统进行了控制仿真分析，得出采用模糊P I D 控制策略是合理的、可行的・它和被动悬架相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷，提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性・1主动悬架系统机械模型的建立1.1车辆模型的简化ADAM S 是使用范围最广的机械系统动力学分析软件，ADAM S ／V ie w 解题程序模块提供了一个直接面向用户的基本操作对话环境和虚拟样机分析的前处理功能・在汽车主动悬架系统设计中，利用ADAM S ／V ie w 模块的基本形体建模工具库，根据汽车结构特性建立四分之一车体模型，通过各种约束限制构件之间的相对运动，定义施加的载荷，建立虚拟的实验台，最后进行仿真・使用ADAM S 软件建立四分之一汽车悬架运动学机械模型时做如下假设：（1）所有零部件都认为是刚体，各运动副均为刚性连接，各运动副内摩擦力、内部间隙忽略不计；（2）为模拟地面不平引起的激励，假想一构件，它与轮胎直接接触，与地面之间通过移动副相连，可上下垂直运动；（3）簧载质量、非簧载质量相对于地面只能做上下垂直运动・1.2在ADAMS ／V i ew 中建立1／4车体机械模型（1）首先启动ADAM S ／V ie w ・命名悬架模型文件；（2）创建簧载质量部件，并设置参数；（3）在各部件间添加约束；（4）添加驱动；（5）定义ADAM S输入、输出变量，它表示在仿真的每一步，输入变量的值都将由控制应用软件的输入值来代替；（6）导出模块・这些文件将在联合仿真过程中使用・车辆1／4主动悬架系统机械模型如图1所示・图11／4主动悬架系统机械模型F i g.1Ac ti ve sus P ens i on mechani ca l mode l o f1／4bod y 2主动悬架控制策略的设计2.1主动悬架自适应模糊PI D控制自适应模糊P I D控制就是将自适应控制方法与常规P I D控制器相结合・首先，它具备自适应能力，能够自动辨识被控过程参数、自动整定控制参数，能够适应被控过程参数的变化；其次，它又具有常规P I D控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高的优点，使得自适应P I D控制成为一种较理想的控制策略［4］・在自适应模糊P I D控制器中，Kp ，Ki，Kd参数调整算法如下：K p=K/p+u f>@p；K i=K/i+u f>@i；K d=K/d+u f>@d・式中，Kp ，Ki，Kd为P I D最终控制参数；K/p，K/i，K/d为P I D初始整定参数（用常规方法整定）；u f 为误差e与误差变化率d e对应的值（由模糊控制器给出）；@p ，@i，@d为修正系数・每次控制过程中，按参数调整算式不断调整K p，K i，K d三个参数，但在一个控制过程内P I D 修正系数@p，@i，@d保持不变，P I D初始整定参数，K/p，K/i，K/d保持不变，Kp，Ki，Kd的值随u f 的值的变化而变化［2，3］・2.2主动悬架自适应模糊PI D控制器的设计（1）论域、模糊子集的选取由于采用模糊控制是为了调整P I D参数，所以悬架系统的控制模式仍按P I D控制构建，本文选取实际悬架模型的簧载质量的速度与设定值0之间的差，即e1=x s-0，和实际悬架模型的簧载质量的加速度与设定值0之间的差，即e2=x s-0，为模糊控制器的输入变量・把调整系数u f作为模糊控制器的输出变量，通过计算机仿真得到输入变量和输出变量的基本论域如下・模糊控制器输入变量的基本论域：车身垂直速度信号的差值e1=-0.0333!0.0333m／s；车身垂直加速度信号的差值e2=-0.7407 !0.7407m／s2・控制器输出变量的基本论域：调整系数u f=-610!610・把两个输入变量的基本论域都量化为13档，即｛-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6｝，并把两个输入变量划分为7个模糊子集E1=｛NB，NM，NS，ZE，PS，P M，PB｝，E2=｛NB，NM，NS，ZE，PS，P M，PB｝・把输出变量的基本论域都量化为15档，即｛-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，7｝，并把输出变量划分为7个模糊子集UF=｛NB，NM，NS，ZE，PS，P M，PB｝（2）隶属函数、量化因子、比例因子的选取输入变量和输出变量选择三角形分布的隶属函数・车身垂直速度信号的差值e1的量化因子K e1=n／e1=6／0.0333=180；车身垂直加速度信号的差值e2的量化因子K e2=n／e2=6／0.7407 =8.1；调整系数u f的比例因子K u f=u f／m= 610／7=87・（3）模糊规则的选取选取控制量变化的原则是：当误差大时，选择控制量以尽快消除误差为主；而当误差较小时，选择控制量要注意防止超调，以系统的稳定性为主要出发点・误差为正时控制量的调整与误差为负时控制量的调整相类似，只是控制量的大小上有微小变化・根据上述控制量的调整原则，经过反复37第1期杨英等：基于ADAM S机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真调试，最终制定模糊控制规则［5，6］・模糊推理仍采用最小-最大推理法，解模糊判决也用重心法・至此AFC（自适应模糊控制器）构建完毕・然后可按上述方法建立P I D控制器，仍取车身加速度s为控制对象，建立典型的按偏差控制的负反馈结构・其中，=0-s=-s是偏差，是最终的主动悬架控制力・最后，取P I D 初始整定参数为p650，i l，d l.l7・在模糊参数调整规则表确定后，可进一步按以下规则对系数p ，i，d进行调整：（l）如果被调对象响应特性出现上升时间短，但超调大，应减小i ，而p和d不变；反之应增大i；（2）如果对阶跃输入系统输出产生多次正弦衰减现象，应减小p ，而i和d不变；（3）开始调整时，d 选较小的值，当调整i和d使被调对象具有良好的动静态性能后，再逐渐增大d，使系统稳态输出基本无波纹；（4）p ，i，d的选取要确保被控系统工作在稳定范围内・依照上述的规则，经过测试调整得到修正系数为p=0.8，i=0.0l，d=0.00l・3主动悬架控制系统仿真使用ADAM S／C ontro ls模块，机械设计师和控制工程师可以共享同一个虚拟模型，进行同样的设计验证和实验，使机械系统设计和控制系统设计能够协调一致，并且可以设计复杂模型・整个仿真系统由两部分组成，即人机交互界面和底层的仿真控制模型，人机交互界面由M ATLAB语言编写，底层控制仿真模型则是在S I MUL I NK 环境中构建・建立路面扰动输入模型是研究汽车动态响应及其控制的基础，它属于整个悬架建模的一部分・最常用的路面模型是T hom p son提出的积分白噪声过程，它由白噪声过程经积分而得到・白噪声通过积分器产生，由下式表示：（）!"0!（）d，其中，!（）为单位白噪声・分析研究悬架在时域内的动态特性时，需要把路面不平度在频域内的统计特性转化为时域内的时间序列・利用仿真软件M atla ／S i m uli nk可以构建出积分白噪声随机路面输入模型・底层控制仿真模型分别由两个子模块完成，如图2所示・被动悬架子模块和自适应模糊P I D 控制策略的模糊P I D控制子模块，这两个子模块分别连接到控制类型选择这个控制开关的各对应端口上，由它选定其中一个端口接通，确保既定的控制策略计算输出的控制力・由于路面输入模块和各控制子模块是相对独立、完整的部分，把它们分别进行封装，添加到自己的模型库中便于管理，且使框图显得简洁、明了［7］・图2控制仿真模型F i g.2Contr o l and s i mul ati on mode l为方便底层仿真控制模型的参数调整和对仿真实验数据的处理，开发主动悬架控制系统仿真软件・该仿真软件可在界面输入时调整随机路面输入模型的参数和P I D控制器的三个参数，并且47东北大学学报（自然科学版）第27卷绘制车身加速度曲线、悬架动挠度曲线、轮胎相对动载荷曲线、主动控制力曲线，同时分别求出车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷这三个性能评价指标的最大值、平均值和均方根值［8］・4控制仿真结果用车身垂直加速度（影响车辆的乘坐舒适性和行驶平顺性）来评价悬架的优劣・本文仅选取了第一组积分白噪声随机路面扰动输入・采用自适应模糊P I D 控制策略进行主动悬架控制仿真曲线如图3所示・可见，主动悬架的车身垂直振动加速度的值大约在-U.498!U.489之间波动，与被动悬架仿真结果相比较，车身垂直振动加速度大幅降低，这说明自适应模糊P I D 综合控制效果好・图3仿真结果对比F i g .3Com P ari s i on o f t he r esul ts o f s i mul ati on5结论本文应用ADAM S 软件建立了四分之一汽车悬架系统的机械模型，融合P I D 控制理论和模糊控制理论的优点，设计出自适应模糊P I D 控制器，编写了汽车主动悬架控制仿真软件，可实时察看系统控制特性，从而确定最佳控制参数・仿真结果表明，自适应模糊P I D 控制策略能显著改善车身垂直加速度、悬架的动挠度和轮胎的相对动载荷特性・说明该控制系统能很好地降低车身加速度幅值，达到抑制、衰减车身振动，满足行驶平顺性的要求，同时轮胎相对动载荷均方根值也明显降低・该控制策略同时改善了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性，获得了满意的控制效果・ADAM S 对于建立二分之一、甚至整车悬架系统的机械模型，提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性具有重要意义・参考文献：［1］fernando J D ，D an ie l E v.fuzz y contro l activesus p ens ions［J ］.M echatronics ，2UUU ，（1U ）：897-92U .［2］L i j i m a T ，A kastu Y.D eve lo p m ent o f a h y draulic activesus p ens ion［J ］.SAE Pa P er 931971，1993，2：142-2153，149-16U .［3］刘少军，饶大可，黄中华・车辆主动悬架系统及其控制方法［J ］・湘潭大学学报，2UU3，25（2）：65-69・（L i u S J ，R ao D K ，H uan g Z H.v eh icle active sus p ens ions y ste m and contro l m et hod ［J ］.journal o f X ian g tanUnioersit y ，2UU3，25（2）：65-69.）［4］郑泉・基于遗传算法-神经网络的半主动悬架控制仿真［J ］・合肥工业大学学报，2UU2，25（2）：23U-235・（Zhen g @.S e m i-active sus p ens ion contro l and s i m ulation based on i nheritance arit h m etic ［J ］.journal o f ~e f ei I ndustr yUnioersit y ，2UU2，25（2）：23U -235.）［5］Cherr y A S ，Jones R P.fuzz y lo g ic contro l of an autom o tivesus p ens ion s y ste m ［J ］.I EE ，1995，14（2）：149-16U .［6］宋晓琳，唐应时，曹立波・一种用于l ／2汽车主动悬架的可调模糊控制器［J ］・汽车工程，2UU1，23（4）：236-239・（S on g X L ，T an g Y S ，C ao L B.A d j ustab le f uzz y contro llerus i n g to 1／2veh icle active sus p ens ion ［J ］.A uto m obile En g ineerin g ，2UU1，23（4）：236-239.［7］陈龙，周孔亢，李德超・车辆半主动悬架控制技术的研究［J ］・农业机械学报，2UU2，33（1）：25-28・（Chen L ，Zhou K K ，L i D C.T he research o f veh icle se m i-active sus p ens ion techno lo gy ［J ］.journal o f A g ricult ureM achine ，2UU2，33（1）：25-28.）［8］T hom P son A G ，D avis B R.T echn ical no te on t he lo tussus p ens ion p atents ［J ］.v ehicle S y ste m D y na m ics ，1991，25（6）：381-383.Contro l S trate gy B ased on ADAM S M echanical M odel f or v ehicle ’s A cti ve Sus p ensi on and S i mulati onYANG Y in g 1，L I U G an g 2，Z~AO G uan g -y ao 1（1.S choo l o f M echan ical En g i neeri n g &A utom ation ，N ort heastern U n ivers it y ，S hen y an g 11UUU4，Ch i na ；2.S hen y an gI nstitute o f A eronautical En g i neeri n g ，S hen y an g 11UU34，Ch i na .C orres p ondent ：YANG Y i n g ，E -m ail ：y an gy i n g s y "163.com）Abstract ：T he d y na m ic p erf or m ance o f sus p ens ion s y ste m d irectl y aff ects ri der ’s com f ort and drivi n g stab ilit y o f veh icles.S us p ens ion is deve lo p ed w it h re levant d y na m ic ex p ress ion g iven to t he sus p ens ion s y ste m.T hus ，t he m echan ical and contro l des i g ns are bo t h availab le to share t he active sus p ens ion m ode l o f a virtual veh icle so as to m ake bo t h com p ati b le w it h each o t her .T he se lf-ada p tive f uzz y P I D contro l strate gy is i ntroduced to t he sus p ens ion contro l to realize t he on li ne se lf-setti n g o f allp ara m eters i n P I D contro l p rocess.T he contro ls m odule i n ADAMS w as used to realize t he j o i nt s i m ulation o f ADAM S and M ATLA B ，o f wh ich t he results show ed t hat t he se lf-ada p tive f uzz y P I D contro l strate gy is reasonab le and f eas i b le.C om p arew it h t he p ass ive sus p ens ion contro l ，t he contro l strate gy w ill decrease eff ective l y t he acce leration o f veh icle bod y ，as w e ll as t he d y na m ic flex i b ilit y o f sus p ens ion and re lative d y na m ic load on t y res.K e y words ：m echan ical m ode l ；active sus p ens ion ；ADAM S ；contro l strate g ies ；f uzz y contro l（r eceio ed M arch 1U ，2UU5）57第1期杨英等：基于ADAMS 机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真。
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化汽车悬架系统是汽车重要的组成部分之一，它直接影响着汽车的乘坐舒适性、行驶稳定性和操控性能。
为了改善悬架系统的性能，提高汽车的行驶安全性和乘坐舒适性，深入研究汽车悬架系统的建模与优化是非常重要的。
而ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一款专业的多体动力学仿真软件，能够对汽车悬架系统进行精确的建模和运动仿真分析，进而进行性能优化。
首先，对汽车悬架系统进行建模是汽车悬架系统优化的基础。
利用ADAMS软件，可以根据实际的汽车悬架系统设计，将其通过建模工具进行几何建模。
在建模过程中，需要考虑到悬架系统的主要部件，如悬架臂、悬架弹簧、悬架减振器等，以及与其他系统之间的连接等。
接下来，通过ADAMS软件对汽车悬架系统进行仿真分析。
在分析过程中，可以通过建立相应的动力学模型，包括质量、惯性、弹簧、减振等参数，模拟汽车在不同路况下的行驶情况，分析悬架系统在不同激励下的动力学响应和性能指标。
例如，通过调整悬架臂的长度、弹簧的刚度和减振器的阻尼等参数，可以研究悬架系统的行进过程中的振动情况，并评估悬架系统的乘坐舒适性、行驶稳定性等性能。
最后，基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化，可以进行性能优化。
通过对悬架系统的建模和仿真分析，可以得到悬架系统在不同参数下的性能曲线，然后通过优化算法，寻找到使性能最优化的参数组合。
在优化过程中，可以利用ADAMS软件的优化工具，如遗传算法、粒子群优化等，对悬架系统的不同参数进行变化，以优化悬架系统的性能指标（如乘坐舒适性、操控性能等）。
综上所述，基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化是一项重要的研究工作。
通过建立悬架系统的数学模型，利用ADAMS软件进行仿真分析和优化计算，可以得到优化后的悬架系统参数，提升汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性。
这项工作对于汽车制造商和研发人员来说，具有重要的意义，可以为汽车悬架系统的设计和调试提供参考和指导。
基于adams的汽车前悬架仿真分析及优化方法研究
基于adams的汽车前悬架仿真分析及优化方法研究1 汽车前悬架仿真分析的重要性汽车的前悬架是一种复杂的动态系统，它将车身的旋转与轮胎的行程，弹簧吸收力以及避震器的作用等多种运动效应联系起来，通过调控不同的参数，以达到最佳的舒适性和操控性能。
Adams是一款功能强大的仿真设计分析软件，它可以用于汽车前悬架结构及动力学行为仿真分析，帮助设计者准确评估结构及组态、求解悬架各部件以及操控器的参数。
因此，在汽车前悬架开发中，仿真分析起着至关重要的作用。
2 基于Adams的汽车前悬架仿真分析使用Adams对汽车前悬架进行仿真分析，首先需要构建一个汽车前悬架的建模模型，包括弹簧装置、减避震器、转向拉杆、转向控制装置和车轮等部件。
然后根据实验数据计算出各个部件的参数，并采用Adams表达式计算机模型进行拟合，将实验中获取的力学、振动和减震参数转换为Adams有效参数，并将其写入Adams 模型中。
可以在此基础上，使用Adams的非线性动态分析研究不同参数下的悬架行为，针对不同路面情况，求解悬架真实的动态行为和性能，以及前悬架与胎压和负载重选择的关系。
最后通过根据实验数据、对比测量结果和仿真结果，验证仿真模型的准确性，为未来实际汽车前悬架设计提供参考。
3 基于Adams的汽车前悬架优化方法使用Adams建立完整的前悬架模型后，还可以进一步采用优化技术，对汽车前悬架进行优化设计。
通常，优化设计是一个复杂的迭代过程，在每一次迭代中，根据一组预先定义的指标，改变模型参数，使得模型的行为能够趋于最优状态。
基于Adams的优化方法可以更加直观的发现模型参数之间的关系，例如可以确定悬架的结构参数（如悬架弦长、弹簧和阻尼器尺寸），以获得最佳的悬架行为和性能。
此外，使用Adams优化设计能够更好地控制汽车前悬架结构的属性和性能，它可以以几乎任何形式对任何属性进行优化，提高汽车的安全性和舒适性。
4 总结Adams作为一种实用的动态仿真设计和优化工具，在汽车前悬架设计开发中发挥着不可替代的作用。
基于ADAMS轿车悬架设计与仿真毕业设计 精品推荐
基于ADAMS的轿车悬架设计与仿真摘要悬架系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减振器等组成，对汽车操纵稳定性与平顺性有重要的影响。
本文所研究车型的悬架系统为前麦弗逊悬架后多连杆悬架，该系统是目前国内B级车普遍采用的布置形式。
这种悬架系统即有着优良的平顺性与操纵性，又较好的控制了成本，具有较强的代表性。
ADAMS/CAR 模块内有悬架系统运动学分析的专门模板，可以方便地建立各种结构形式的悬架，迅速得出悬架的三十多种参数的性能曲线，可方便地对设计参数进行修改和调整以发现其对各种性能参数的影响。
首先通过对所选车型的理论分析与计算，确定悬架系统初始设计数据。
再借助CATIA建立了悬架总体与各零件的三维模型，并通过GSA模块校核各零件强度与刚度。
运用ADAMS/CAR分别建立麦弗逊悬架与多连杆悬架模型，进行悬架的运动学仿真，得出悬架主要运动数据。
继而通过对仿真结果的分析，对原有设计进行修改与优化，确定合理了的设计数据。
最终通过AutoCAD绘制悬架系统总装工程图与零件工程图，完成悬架设计任务。
本文研究了悬架系统的设计与运动学分析，探讨了乘用车悬架机构优化设计问题。
运用CAE技术实现了悬架运动学优化与强度校核，实现了悬架的合理设计。
关键词：悬架，优化设计，运动学分析，ADAMSthe Design and Simulation of Vehicle Suspension System Based on ADAMSAbstractThe suspension system is the general term for the transmission which connect device between the vehicle frame and axle or wheel. The typical structure of the suspension is the composited of the bedspring, guider as well as vibration damper, thesuspension system perform an important function on drivability and harshness. The vehicle suspension system studied in this paper is the former McPherson suspension and multi-link suspension, this suspension system is very popular among the B-Class car in China. This suspension system is not only has the excellent drivability and handling but also has a strong representation on controlling of costs. There are many unique modules for the kinematics of suspension and dynamics analysis in ADAMS/CAR, you can easily create a variety of structural forms of suspensions and get 30 kinds of the performance curve of the suspension .The parameters is modified and adjusted very easily to detect its impact on various performance parameters.At first, we get the initial design data of the suspension system by the analysis and calculation of the selected models. And then the three-dimensional models of the suspension are established with the CATIA, and through the GSA module to check the strength and stiffness of each part. McPherson suspension and multi-link suspension model are established in ADAMS / CAR to obtain the results of the kinematic simulation of the suspension motion data. Subsequently, endorsed by the analysis of simulation results, the original design will be modified and optimized to determine a reasonable design data. At last, the suspension system assembly drawings and part drawings are drawn by AutoCAD. Then the suspension design tasks are fished.This paper studies the problem of design and kinematic analysis of the suspension and problem of the car suspension organizations optimization. In this paper, the CAE technology is used to achieving optimization and strength check of suspension kinematics. At last the results show that this method of designing suspension is effective, we fish the design task to design the system of former McPherson suspension and multi-link suspension.Key Words: Suspension, Optimization Design, Kinematics Analysis, ADAMS 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
基于Adams和Matlab联合的汽车悬架系统仿真分析
基于Adams和Matlab联合的汽车悬架系统仿真分析彭京奕【摘要】With the development of virtual prototyping technology, the virtual physical model and control model combined with simulation technology is becoming more and more mature. In this paper, a virtual model of the active suspension of vehicle with four degrees of freedom is established by using ADAMS soft-ware. By means of the dynamic equations of vehicle active suspension system, the simulation platform of vehicle suspension system based on ADAMS and MATLAB is built. On the basis of this, the vertical accel-eration response of a car body and the acceleration response of the body pitch angle are analyzed. The simu-lation results are basically consistent with the results of the [1] mathematical model, which verifies the cor-rectness of the system simulation platform.%伴随着虚拟样机技术的不断发展,虚拟物理模型与控制模型联合仿真技术日趋成熟.文中利用ADAMS软件,建立了二分之一车体四自由度汽车主动悬架的虚拟模型.通过集成车辆主动悬架系统的动力学方程,搭建了基于AD-AMS和MATLAB联合的汽车悬架系统仿真平台.在此基础上,比较分析了某轿车汽车车身垂直加速度响应和车身俯仰角加速度响应,该模拟结果与文献[1]数学模型的结果基本吻合,从而验证了系统仿真平台正确性.【期刊名称】《交通节能与环保》【年(卷),期】2015(011)006【总页数】4页(P93-96)【关键词】主动悬架;Adams;Matlab;仿真【作者】彭京奕【作者单位】交通运输部公路科学研究院,北京 100088【正文语种】中文【中图分类】U467.1汽车悬架系统作为车架（或车身）与车轴（或车轮）之间连接的传力机件，其承受着多种作用力，既是保证乘员乘坐舒适性的重要部件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。
基于ADAMS软件轿车前悬架动态模拟与仿真本科生毕业论文 精品
第1章绪论1.1 课题的研究目的和意义汽车悬架系统对整车行驶动力学（如操纵稳定性、行驶平顺性等）有举足轻重的影响，是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一，由于汽车悬架系统是比较复杂的空间机构，这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。
人们采用不同的途径或手段对其进行分析研究，包括试验、简化成理想约束条件下的机构分析。
过去多用简化条件下的图解法和分析计算法对汽车悬架和转向系统的运动学及动力学性能进行分析计算，用多自由度的质量—阻尼刚体数学模型对汽车行驶状况进行仿真。
所得的结果误差较大，并且费时费力。
随着计算机技术的长足进步，虚拟技术已经成为世界汽车开发设计的应用潮流。
上世纪90年代中期以来，数字化设计与虚拟开发技术的应用在世界范围内得到大力推广，这是基于计算机辅助设计（CAD）、计算机仿真分析、计算机辅助制造（CAM）及虚拟制造、计算机辅助实验及虚拟实验等先进技术的全新的汽车设计开发技术体系和流程。
特别二十世纪八十年代以来这种情况得到了改变，而多体系统动力学的成熟，使汽车动力学的建模与仿真产生了巨大飞跃，特别是ADAMS 软件的成功应用使虚拟样机技术脱颖而出。
基于ADAMS的虚拟样机技术，可把悬架视为是由多个相互连接、彼此能够相对运动的多体运动系统，其运动学及动力学仿真比以往通常用儿个自由度的质量一阻尼刚体（振动）数学模型计算描述更加真实反映悬架特性及其对汽车行驶动力学影响。
在传统悬架系统设计、试验、试制过程中必须边试验边改进，从设计到试制、试验、定型，产品开发成本较高，周期长。
运用虚拟样机技术，结合虚拟设计和虚拟试验，可以大大简化悬架系统设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，提高产品质量和产品的系统性能，获得最优设计产品[1]。
本课题研究的目的和意义就在于对麦弗逊式悬架进行虚拟设计及基于ADAMS的优化分析，在试制前的阶段进行设计和试验仿真，并且提出优化设计的意见，在产品制造出之前，就可以发现并更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率。
基于ADAMS的汽车前悬架仿真分析及优化方法研究
计 算 机技 术 的 发展 ， 拟样 机 技 术 脱 颖 而 出 ， 用 虚 应
Ａ Ａ Ｄ ＭＳ机 械 动力 学分 析软 件 中的 Ａ Ａ ／ Ａ Ｄ ＭＳＣ Ｒ专 业 模 块及 Ａ Ａ ／ ｓ ｈ 模 块 ． Ｄ ＭＳＩ ｉ ｔ ｎｇ 可对 悬 架 系 统进 行 分 析 和设计 者 可建 立悬 架 系统 的多 刚体 动力 学 前 模 型 ． 对 其各 种 性 能 进行 仿 真分 析 ， 者可 对 其 并 后
悬 架 系 统 性 能 直接 影 响 整 车平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 由于其 运动 关系 比较 复杂 且 直观性 差 ． 就 这 给 悬架 运动 学 和动 力学 分析 带来 了很 大 困难 。 随着
双 横臂 独 立 悬 架 是 现代 汽 车 上 常用 的悬 架 结
构形 式 ， 广泛 应用 于乘 用 车 、 型商 用 车前悬 架 ， 轻 因 此本 节 以某乘 用 轿车 的双 横臂 式独 立前 悬架 为例 ．
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｏｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｔ ｍ ｏ ｉ ｅ Ｆ ｏ ｔＳ ｓ ｅ ｓｏ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｔｍ ｚ ｔ ｔ ｏ ｆＡｕ ｏ ｏ ｔｖ ｒ ｎ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ
Ｂａ ｅ ｎ ｓ ｄ ｏ ＡＤＡＭ Ｓ
Ｚｈ ｕ Ｈｏ ｇ ｉ ｅ ｎ ｏ ｎ ｎ ，Ｆ ｎｇ Ｙｉ ｇ，Ｌｉ ａ ｇ ａ ｇ Ｘｉ ｎ ｙ ｎ
基 于 ＡＤ ＭＳ的汽 车 前 悬 架 仿 真 分 析 及 Ａ 优 化 方 法研 究
周 红 妮 ， 樱 ， 向 阳 冯 李
（ 北 汽 车 工 业 学 院 汽 车 工 程 系 ，湖 北 十 堰 ４ ２ ０ ） 湖 ４ ０ ２
基于adams的汽车前悬架的建模与仿真
基于ADAMS/VIEW 的汽车前悬架模型的建立与优化前言悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的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（支撑力）、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传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。
现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都是由弹性元件、减振器和导向机构等三部分组成。
此外，还铺设有缓冲块和横向稳定器。
汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架；悬架系统的刚度和阻尼是否在汽车行驶过程中发生改变分为被动和主动悬架系统；主动悬架系统按其是否包含动力源，可分为全主动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。
1绪论1.1 虚拟样机技术将CAE技术应用于现代工业生产的过程中，是将科学技术转化成生产力的一种表现形式。
在各种CAE技术中，虚拟样机（Virtual Prototype）技术是计算机辅助工程的一个重要分支，它是人们开发新产品时，在概念设计阶段，通过学科理论和计算机语言，对设计阶段的产品进行模拟性能测试，达到提高性能、降低成本、减少产品开发时间的目的。
随着人类社会进步的加快，人们生活水平的不断提高，人们对产品的要求也越来越来高，同时社会竞争更加激烈，产品复杂程度越来越高，产品开发周期越来越短，产品保修维护期望越来越高，生产计划越来越灵活，在现实中还有一些客观的约束条件，例如昂贵的物理样机实验，严格的法律法规要求等，因此要提高产品质量，缩短开发周期，并不是件容易的事情。
要克服以上困难，一个行之有效的方法就是通过虚拟样机进行仿真模拟，在未来真正生产出真实的产品以前就进行仿真模拟，提前知道产品的各种性能，防止各种设计缺陷的存在，提出改进意见。
传统的产品开发过程如图1-1所示，该过程是一个大循环过程，不仅难以提高产品质量，而且耗费大量的时间和资金。
而通过物理样机技术，在制造物理样图1-1 传统的产品开发流程机之前，就可以进行样机的测试，找出和发现潜在的问题，缩短产品开发周期的40﹪-70﹪，其过程如图1-2所示，这样不尽节省时间和金钱，还可以大幅度地提高产品质量。
基于ADAMS和MATLAB的汽车悬架系统仿真分析
基于ADA MS和MAT LAB的汽车悬架系统仿真分析3韩朝晖(湖南文理学院继续教育学院,湖南常德 415000)摘要:文中对汽车半主动悬架系统的仿真分析采用了ADAMS和MAT LAB联合仿真方法。
在ADAMS中建立了1/4汽车悬架的动力学模型,然后用MAT LAB软件建立汽车半主动悬架的阻尼控制模型,通过改变阻尼系数减小汽车的垂直振动。
在MAT LAB/SI M UL I N K中建立采用模糊逻辑控制的控制系统模型,分析汽车车身垂直方向的加速度,来达到汽车行驶的平顺性。
ADAMS和MAT LAB联合仿真方法为汽车动力学仿真提供了一种新途径。
关键词:虚拟样机技术;半主动悬架;模糊控制;联合仿真中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2008)07-0016-04 车辆振动是影响车辆行驶性能的重要因素,这种振动不仅大大降低了车辆行驶平顺性,也影响其操纵稳定性。
车辆振动严重时,还影响其行驶速度,同时车辆振动也是车内噪声的主要来源。
为了提高汽车平顺性,减少振动,对汽车的悬架控制系统进行研究显得尤为重要。
1 ADAMS与MAT LAB软件简介ADA MS是目前世界上最著名的虚拟样机分析软件,广泛应用于汽车制造业、工程机械、航空航天、国防等领域。
ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统动力学模型,利用拉格朗日第一类方程建立系统最大量坐标动力学微分-代数方程,求解器算法稳定,对刚性问题十分有效,可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,后处理程序可输出位移、速度、加速度和反作用力曲线以及动画仿真。
仿真结果可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷,以及计算有限元的输入载荷等[1～3]。
MAT LAB是矩阵实验室(M atrix Laborat ory)的简称,除具备卓越的数值计算能力外,还具有功能强大的工程应用工具箱,广泛应用于我国的各项领域[4,5]。
基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真
基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真杨英;刘刚;赵广耀
【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(027)001
【摘要】利用ADAMS软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程,该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题.使机械设计和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型,机械系统设计和控制系统设计协调一致.采用自适应模糊PID控制策略对悬架控制,实现了PID控制过程中参数的在线自整定,从而使系统的控制性能更加完善.利用ADAMS的Controls模块实现了ADAMS与MATLAB的联合仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制策略是合理的、可行的,与被动悬架控制相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性.【总页数】4页(P72-75)
【作者】杨英;刘刚;赵广耀
【作者单位】东北大学,机械工程与自动化学院,辽宁,沈阳,110004;沈阳航空工业学院,辽宁,沈阳,110334;东北大学,机械工程与自动化学院,辽宁,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】U270
【相关文献】
1.基于ADAMS的汽车主动悬架控制策略与仿真研究 [J], 刘刚;程勉宏;王文竹
2.基于T-S模型和PID控制的车辆半主动悬架仿真比较研究 [J], 张丽萍;弓栋梁;薛斌
3.车辆主动悬架控制策略的联合仿真研究 [J], 郎明华;简林莎;牛振乾;阎景波;吉跟昌
4.基于模糊-PID控制策略的越野车辆主动悬架联合仿真研究 [J], 李海青;文强
5.车辆半主动悬架的控制策略及仿真 [J], 林弋辉;陈翀
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收稿日期:2005203210基金项目:国家自然科学基金资助项目(10402008)・作者简介:杨 英(1962-),女,辽宁台安人,东北大学副教授・第27卷第1期2006年1月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 127,No.1Jan.2006文章编号:100523026(2006)0120072204基于ADAMS 机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真杨 英1,刘 刚2,赵广耀1(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110004; 2.沈阳航空工业学院,辽宁沈阳 110334)摘 要:利用ADAMS 软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程,该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题・使机械设计和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型,机械系统设计和控制系统设计协调一致・采用自适应模糊PID 控制策略对悬架控制,实现了PID 控制过程中参数的在线自整定,从而使系统的控制性能更加完善・利用ADAMS 的Controls 模块实现了ADAMS 与MA TLAB 的联合仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊PID 控制策略是合理的、可行的,与被动悬架控制相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性・关 键 词:机械模型;主动悬架;ADAMS ;控制策略;模糊控制中图分类号:U 270 文献标识码:A由于主动悬架能主动及时地调整和产生所需悬架控制力,使悬架处于最优的减振状态,可以大幅度改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性,因此主动悬架的研究一直是汽车领域研究的热点问题・目前对车辆主动悬架控制策略的研究都是建立在悬架系统数学模型基础之上[1～3]・精确数学模型不易建立,且由于机械设计师和控制工程师使用不同的软件对同一车辆模型进行重复建模,一旦出现问题,机械系统和控制系统都要重新设计・如果主动悬架控制策略的研究建立在车辆悬架机械模型基础上,那么机械系统和控制系统设计能够协调一致,并且可以设计复杂的模型,包括非线性模型和非刚性模型・ADAMAS 使其成为可能・本文利用ADAMS 软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程・将PID 控制和模糊控制结合起来,在线自适应调整PID 控制的有关参数,提高控制系统的实时性、鲁棒性・在时域内对该主动悬架系统进行了控制仿真分析,得出采用模糊PID 控制策略是合理的、可行的・它和被动悬架相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性・1 主动悬架系统机械模型的建立1.1 车辆模型的简化ADAMS 是使用范围最广的机械系统动力学分析软件,ADAMS/View 解题程序模块提供了一个直接面向用户的基本操作对话环境和虚拟样机分析的前处理功能・在汽车主动悬架系统设计中,利用ADAMS/View 模块的基本形体建模工具库,根据汽车结构特性建立四分之一车体模型,通过各种约束限制构件之间的相对运动,定义施加的载荷,建立虚拟的实验台,最后进行仿真・使用ADAMS 软件建立四分之一汽车悬架运动学机械模型时做如下假设:(1)所有零部件都认为是刚体,各运动副均为刚性连接,各运动副内摩擦力、内部间隙忽略不计;(2)为模拟地面不平引起的激励,假想一构件,它与轮胎直接接触,与地面之间通过移动副相连,可上下垂直运动;(3)簧载质量、非簧载质量相对于地面只能做上下垂直运动・1.2 在ADAMS/View 中建立1/4车体机械模型(1)首先启动ADAMS/View ・命名悬架模型文件;(2)创建簧载质量部件,并设置参数;(3)在各部件间添加约束;(4)添加驱动;(5)定义ADAMS 输入、输出变量,它表示在仿真的每一步,输入变量的值都将由控制应用软件的输入值来代替;(6)导出模块・这些文件将在联合仿真过程中使用・车辆1/4主动悬架系统机械模型如图1所示・图1 1/4主动悬架系统机械模型Fig.1 Active suspension mechanical model of 1/4body2 主动悬架控制策略的设计2.1 主动悬架自适应模糊PI D 控制自适应模糊PID 控制就是将自适应控制方法与常规PID 控制器相结合・首先,它具备自适应能力,能够自动辨识被控过程参数、自动整定控制参数,能够适应被控过程参数的变化;其次,它又具有常规PID 控制器结构简单、鲁棒性强、可靠性高的优点,使得自适应PID 控制成为一种较理想的控制策略[4]・在自适应模糊PID 控制器中,K p ,K i ,K d 参数调整算法如下:K p =K ′p +uf ×Q p ;K i =K ′i +uf ×Q i ;K d =K ′d +uf ×Q d ・式中,K p ,K i ,K d 为PID 最终控制参数;K ′p ,K ′i ,K ′d 为PID 初始整定参数(用常规方法整定);uf为误差e 与误差变化率d e 对应的值(由模糊控制器给出);Q p ,Q i ,Q d 为修正系数・每次控制过程中,按参数调整算式不断调整K p ,K i ,K d 三个参数,但在一个控制过程内PID修正系数Q p ,Q i ,Q d 保持不变,PID 初始整定参数,K ′p ,K ′i ,K ′d 保持不变,K p ,K i ,K d 的值随uf 的值的变化而变化[2,3]・2.2 主动悬架自适应模糊PI D 控制器的设计(1)论域、模糊子集的选取由于采用模糊控制是为了调整PID 参数,所以悬架系统的控制模式仍按PID 控制构建,本文选取实际悬架模型的簧载质量的速度与设定值0之间的差,即e 1= x s -0,和实际悬架模型的簧载质量的加速度与设定值0之间的差,即e 2=¨x s -0,为模糊控制器的输入变量・把调整系数uf 作为模糊控制器的输出变量,通过计算机仿真得到输入变量和输出变量的基本论域如下・模糊控制器输入变量的基本论域:车身垂直速度信号的差值e 1=-010333～010333m/s ;车身垂直加速度信号的差值e 2=-017407～017407m/s 2・控制器输出变量的基本论域:调整系数uf =-610～610・把两个输入变量的基本论域都量化为13档,即{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},并把两个输入变量划分为7个模糊子集E 1={NB ,N M ,N S ,ZE ,PS ,PM ,PB },E 2={NB ,N M ,N S ,ZE ,PS ,PM ,PB }・把输出变量的基本论域都量化为15档,即{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7},并把输出变量划分为7个模糊子集U F ={NB ,N M ,N S ,Z E ,PS ,PM ,PB }(2)隶属函数、量化因子、比例因子的选取输入变量和输出变量选择三角形分布的隶属函数・车身垂直速度信号的差值e 1的量化因子Ke 1=n/e 1=6/010333=180;车身垂直加速度信号的差值e 2的量化因子Ke 2=n/e 2=6/017407=811;调整系数uf 的比例因子K uf =uf /m =610/7=87・(3)模糊规则的选取选取控制量变化的原则是:当误差大时,选择控制量以尽快消除误差为主;而当误差较小时,选择控制量要注意防止超调,以系统的稳定性为主要出发点・误差为正时控制量的调整与误差为负时控制量的调整相类似,只是控制量的大小上有微小变化・根据上述控制量的调整原则,经过反复37第1期 杨 英等:基于ADAMS 机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真调试,最终制定模糊控制规则[5,6]・模糊推理仍采用最小-最大推理法,解模糊判决也用重心法・至此AFC (自适应模糊控制器)构建完毕・然后可按上述方法建立PID 控制器,仍取车身加速度¨x s 为控制对象,建立典型的按偏差控制的负反馈结构・其中,e =0-¨x s =-¨x s 是偏差,u 是最终的主动悬架控制力・最后,取PID 初始整定参数为K ′p =650,K ′i =1,K ′d =1117・在模糊参数调整规则表确定后,可进一步按以下规则对系数Q p ,Q i ,Q d 进行调整:(1)如果被调对象响应特性出现上升时间短,但超调大,应减小Q i ,而Q p 和Q d 不变;反之应增大Q i ;(2)如果对阶跃输入系统输出产生多次正弦衰减现象,应减小Q p ,而Q i 和Q d 不变;(3)开始调整时,Q d 选较小的值,当调整Q i和Q d 使被调对象具有良好的动静态性能后,再逐渐增大Q d ,使系统稳态输出基本无波纹;(4)Q p ,Q i ,Q d 的选取要确保被控系统工作在稳定范围内・依照上述的规则,经过测试调整得到修正系数为Q p =018,Q i =0101,Q d =01001・3 主动悬架控制系统仿真使用ADAMS/Controls 模块,机械设计师和控制工程师可以共享同一个虚拟模型,进行同样的设计验证和实验,使机械系统设计和控制系统设计能够协调一致,并且可以设计复杂模型・整个仿真系统由两部分组成,即人机交互界面和底层的仿真控制模型,人机交互界面由MA TLAB 语言编写,底层控制仿真模型则是在SIMUL IN K 环境中构建・建立路面扰动输入模型是研究汽车动态响应及其控制的基础,它属于整个悬架建模的一部分・最常用的路面模型是Thompson 提出的积分白噪声过程,它由白噪声过程经积分而得到・白噪声通过积分器产生,由下式表示:x (t )=C ∫tω(t )d t ,其中,ω(t )为单位白噪声・分析研究悬架在时域内的动态特性时,需要把路面不平度在频域内的统计特性转化为时域内的时间序列・利用仿真软件Matlab/Simulink 可以构建出积分白噪声随机路面输入模型・底层控制仿真模型分别由两个子模块完成,如图2所示・被动悬架子模块和自适应模糊PID 控制策略的模糊PID 控制子模块,这两个子模块分别连接到控制类型选择这个控制开关的各对应端口上,由它选定其中一个端口接通,确保既定的控制策略计算输出的控制力U ・由于路面输入模块和各控制子模块是相对独立、完整的部分,把它们分别进行封装,添加到自己的模型库中便于管理,且使框图显得简洁、明了[7]・图2 控制仿真模型Fig.2 Control and simulation model为方便底层仿真控制模型的参数调整和对仿真实验数据的处理,开发主动悬架控制系统仿真软件・该仿真软件可在界面输入时调整随机路面输入模型的参数和PID 控制器的三个参数,并且47东北大学学报(自然科学版) 第27卷绘制车身加速度曲线、悬架动挠度曲线、轮胎相对动载荷曲线、主动控制力曲线,同时分别求出车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷这三个性能评价指标的最大值、平均值和均方根值[8]・4 控制仿真结果用车身垂直加速度(影响车辆的乘坐舒适性和行驶平顺性)来评价悬架的优劣・本文仅选取了第一组积分白噪声随机路面扰动输入・采用自适应模糊PID 控制策略进行主动悬架控制仿真曲线如图3所示・可见,主动悬架的车身垂直振动加速度的值大约在-01498～01489之间波动,与被动悬架仿真结果相比较,车身垂直振动加速度大幅降低,这说明自适应模糊PID 综合控制效果好・图3 仿真结果对比Fig.3 Comparision of the re sults of simulation5 结 论本文应用ADAMS 软件建立了四分之一汽车悬架系统的机械模型,融合PID 控制理论和模糊控制理论的优点,设计出自适应模糊PID 控制器,编写了汽车主动悬架控制仿真软件,可实时察看系统控制特性,从而确定最佳控制参数・仿真结果表明,自适应模糊PID 控制策略能显著改善车身垂直加速度、悬架的动挠度和轮胎的相对动载荷特性・说明该控制系统能很好地降低车身加速度幅值,达到抑制、衰减车身振动,满足行驶平顺性的要求,同时轮胎相对动载荷均方根值也明显降低・该控制策略同时改善了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性,获得了满意的控制效果・ADAMS 对于建立二分之一、甚至整车悬架系统的机械模型,提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性具有重要意义・参考文献:[1]Fernando J D ,Daniel E V.Fuzzy control activesus pensions [J ].Mechat ronics ,2000,(10):897-920.[2]Lijima T ,Akastu Y.Development of a hydraulic active suspension[J ].SA E Paper 931971,1993,2:142-2153,149-160.[3]刘少军,饶大可,黄中华・车辆主动悬架系统及其控制方法[J ]・湘潭大学学报,2003,25(2):65-69・(Liu S J ,Rao D K ,Huang Z H.Vehicle active suspension system and control method [J ].Journal of Xiangtan U niversity ,2003,25(2):65-69.)[4]郑泉・基于遗传算法-神经网络的半主动悬架控制仿真[J ]・合肥工业大学学报,2002,25(2):2302235・(Zheng Q.Semi 2active suspension control and simulation based on inheritance arithmetic [J ].Journal of Hef ei Indust ry U niversity ,2002,25(2):230-235.)[5]Cherry A S ,Jones R P.Fuzzy logic control of an automotive suspension system[J ].I EE ,1995,14(2):149-160.[6]宋晓琳,唐应时,曹立波・一种用于l/2汽车主动悬架的可调模糊控制器[J ]・汽车工程,2001,23(4):236-239・(Song X L 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expression given to the suspension system.Thus ,the mechanical and control designs are both available to share the active sus pension model of a virtual vehicle so as to make both com patible with each other.The self 2adaptive fuzzy PID control strategy is introduced to the sus pension control to realize the online self 2setting of all parameters in PID control process.The controls module in ADAMS was used to realize the joint simulation of ADAMS and MA TLAB ,of which the results showed that the self 2adaptive fuzzy PID control strategy is reasonable and pare with the passive suspension control ,the control strategy will decrease effectively the acceleration of vehicle body ,as well as the dynamic flexibility of suspension and relative dynamic load on tyres.K ey w ords :mechanical model ;active sus pension ;ADAMS ;control strategies ;fuzzy control(Received M arch 10,2005)57第1期 杨 英等:基于ADAMS 机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真。