利用MATLAB的汽车主动悬架动力学仿真

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主动悬架在 *+,-+. 上的仿真实现
某型车的相关计算参数为： &’ ( $!#/01 &) ( "#/0，#$ ( ! ###2 3 4， #* ( !## ###2 3 4， +$ ( !#/25 6 3 4，,# ( 7 8 )# & 9 4$ 3 :;:<=，-# ( !#4 3 6，.# ( #5 #)>? ，/) ( @ ###>?、 /! ( )##5
将这些参数代入上述的表达式 0，1，2，(，3， 利用 *+,-+. 的函数 % #4 54 6 ’ ( -AB C 04 14 24 (4 3 D 求得最优反馈增益矩阵 "、 BE::FGE 方程的稳态解 5 和闭环系统的特征值 65 " ( % )"$$5 " & "#$5 97 & )9@## )9)7" H#I5 "! ’ "5 7"7$
1 - 2 薛定宇. 控制系统计算机辅助设计— #$%&$’ 语言及应用 1 # 2 . 北京 3 清华大学出版社， -44,. 1 ! 2 祁建城， 李若新. 汽车主动悬架最优控制 1 5 2 . 汽车工程 6 -444 7 - 8 3 -"9!:. （第! 版 ） 1 ( 2 余志生. 汽车理论 1 # 2 . 北京： 机械工业出版社， -44;. 1 0 2 %<=>?@=A $ B. +?CD>EF EAG *HI=?CD>EF FDAJEK ELCDMJ *H@?JA@D=A N=K K=EG OJ<DLFJ 1 5 2 . OJ<DLFJ *P@CJ> QPAE>DL@6 -4;06 -(3 ,-9R!. 1 " 2 SK=FFE Q $ ， TDKC< B6 U=KC=A Q. $A )ACK=GHLCD=A C= OJ<DLFJ QPAE>DL@ 1 # 2 . QJ?EKC>JAC =N #JL<EADLEF VAWDAJJKDAW6 XADMJK@DCP =N &JJG@.
第 !) 卷第 * 期 "&&# 年 !! 月
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文章编号： !*)"?*!() L "&&# Z &*?&&""?&’
收稿日期 b "&&#?&*?!# 作者简介 b 李 迪 L !()&? Z ， 男， 副教授， 博士研究生 $
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迪， 等： 利用 -./0.1 的汽车主动悬架动力学仿真
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主动悬架汽车动力学模型的建立
本文用 % , 2 车辆模型分析车辆特性 3 被动悬架的结构原理如图 % ’ ( ) 所示， 图中 #$、 #%、 !"、 !’、 0" 、 、 、 分别代表车辆的 车体重、 半桥重、 悬架刚度、 轮胎刚度、 悬架阻尼、 车体位移、 车桥位移、 1$ 1% 12 %,2 路面输入 3 主动悬架的结构原理如图 % ’ * ) 所示， 图中加设了一个激励器， 大 *+ 为激励器产生的控制力， 4!5 小根据系统的状态变量调节 3 !" ! 主动悬架的动力学方程 4 " 5 # $ 1 $ & !" ’ 1% 4 1$ ) + *+
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迪， 等： 利用 #$%&$’ 的汽车主动悬架动力学仿真
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车身垂直振动加速度
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悬架的动挠度
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轮胎变形
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轮胎跳动加速度
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结束语
利用 #$%&$’ 软件对安装有主动悬架的汽车进行动力学仿真， 可以很方便的建立动力学仿真模 型， 可以方便的对车身垂直振动加速度、 悬架动挠度等变量进行跟踪， 就能利用国际标准 )*+!,(- 推荐 也可以帮助选 的方法进行车辆的平顺性评价. 仿真结果可以帮助评价与汽车平顺性有关的的结构参数， 择最优调节器的控制方法和控制器的设计 . 本文为了说明方便， 利用的是 - / 0 车辆动力学模型 . 为提高 车辆动力学仿真的精度， 可以增加系统自由度， 采用整车动力学模型. 参考文献：
优控制方法，利用 /01,02 软件建立了主动悬架汽车动力学仿真模型，并用某一车型数据进 行了动力学分析和仿真 $ 仿真输出量可作为评价主动悬架的控制方法和与平顺性有关的车辆 结构参数的依据 $ 关键词：主动悬架；仿真； /01,02 中图分类号：13#(!$ ( 文献标识码： 0
&’()*+,- .+*/0)1+2( 23 456+,05 ",1+758-/-95(-+2( :’ ;-+(< !"#$"%
0102悬架作为现代汽车上重要的总成之一对汽车的平顺性操纵稳定性等有重要的影响传统的被动悬架虽然结构简单但其结构参数无法随外界条件变化因而极大的限制了悬架性能的提高主动悬架通过采用激励器取代被动悬架的弹性和阻尼元件组成一个闭环控制系统根据汽车的运动状态和当前激励大小主动做出反应使其始终处于最佳工作状态0102是目前世界上最为流行的以数值计算为主的软件不但具有卓越的数值计算功能和强大的图形处理能力而且还具有在专业水平上开发符号计算文字处理可视化建模仿真和实时控制能力使0102成为适合多学科多部门要求的新一代科技应用软件在0102中有一个对动态系统进行建模仿真和分析的软件包的仿真软件包相比具有更直观方便灵活的优点
& $)5 7"I #5 ##"# # ( )#5 #$! & 75 97"$ #5 HI79 & )!5 9)" @#@5 9@ & HI95 $H @!H5 9) & "5 #I7I & #5 H@I) & $)5 7"I & HI95 $H & 75 #H@$ J H#5 @I!7， & 75 #H@$ & H#5 @I!7， & !5 !#9I J !5 !"!!7 6( & !5 !#9I & !5 !"!!7， & #5 #9!@

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$%&’(%)* 仿真模型 根据上述的主动悬架动力学模型和最优控制策略， 可建立仿真模型 5 在 *+,-+. 上的 KE4L<EM/ 仿 真模型如图 ! 所示 5
75 述控制目标本文采用 089 技术 4 2 ， ， 引入下面的 089 控制器性能指标泛函
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式中 .% 、 代表性能指标的重要程度 3 .% 为控制动态轮胎载荷的权系数， .! 是权系数， .! 为控制悬架动挠 度的权系数 3 将状态变量 1 代入上述的泛函并化为二次形式为 9 & D:E
’ ( ) 被动悬架 图! ’ * ) 主动悬架 悬架结构原理
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$%& 最优控制 最优控制目标是使车体的垂直加速度、 轮胎动载荷最小， 同时将悬架动挠度保持在允许的范围内3 （ ） 线性二次调节器是设计最优动态调节器的一种状态空间技术 089 0:;<(=>8?(@=(A:B>9(?CC:(; 3 为实现上 % -
利用 !"#$"% 的汽车主动悬架动力学仿真
李 迪 !，郭忠菊 "，王军方 "，陈才伟 #
（!$ 山东理工大学 交通与车辆工程学院， 山东 淄博 "%%&’(； 山东 临沂 ")*&&"；#$ 蓬莱市交通局， 山东 蓬莱 "*%*&&） "$ 山东高等交通技工学校， 摘 要： 基于主动悬架车辆 ! + ’ 动力学模型， 采用 ,-. 最优调节器理论确定了主动悬架的最
,4 567 .89 :;<=>?@A7 B0C. DA=?EF=>7 GHIC GF6?JK6
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ห้องสมุดไป่ตู้
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主动悬架仿真模型
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仿真输出 系统的仿真输出量为下列四个参数： 汽车车身垂直振动加速度、 悬架的动挠度、 轮胎的变形、 轮胎跳
动加速度 5 这些参数是衡量汽车平顺性和安全性非常重要的量 5 在图 ! 中的示波器 .+ 表示该示波器 输出车身垂直振动加速度的波形， 示波器 KNK 表示该示波器输出悬架动挠度的波形， 示波器 O,O 表示 该示波器输出轮胎变形的波形， 示波器 N+ 表示该示波器输出轮胎跳动加速度的波形 5 进行模拟仿真， 得到相应的输出量图形为图 $ P 95