运用MatlabSimulink对主动悬架动力学仿真与分析
基于SIMULINKPID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真
基于SIMULINKPID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真引言主动悬架系统是一种汽车悬架系统，通过感应车辆状态和路面激励，调整悬架的刚度和阻尼，以提高车辆的操控性和乘坐舒适性。
PID控制是一种常用的控制策略，通过调节控制器的比例、积分和微分参数，可以使系统快速稳定地达到期望状态。
本文基于SIMULINK平台，通过PID控制策略，对主动悬架系统进行动态仿真。
主动悬架系统模型主动悬架系统由车体、悬架系统和控制器三部分组成。
车体与悬架系统连接，通过控制器对悬架系统进行控制。
悬架系统由弹簧和阻尼器组成，用于支撑和吸收路面激励。
控制器根据车体状态和路面激励信息，调节悬架系统的刚度和阻尼，以实现车辆操控性和乘坐舒适性的优化。
PID控制策略PID控制器包括比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分。
比例部分用于根据当前误差调整输出控制信号，积分部分用于消除系统的稳态误差，微分部分用于根据误差变化率预测未来的误差变化趋势。
PID控制策略通过调节这三个参数，使系统稳定地达到期望状态。
动态仿真在SIMULINK平台上建立主动悬架系统的模型，并将PID控制器添加到模型中。
模型中的输入包括车体状态和路面激励，输出为控制器给悬架系统的控制信号。
通过对模型进行参数调节和仿真，可以了解PID控制策略对系统性能的影响，如系统的稳定性、跟踪性能和抗干扰能力。
在动态仿真中，首先通过设定一个具体的车体状态和一条路面激励，进行仿真。
根据输出的控制信号，调节悬架系统的刚度和阻尼，使车体保持稳定，并使乘坐舒适。
然后，可以通过改变PID控制器的参数，如比例、积分和微分参数，仿真不同的控制策略，比较不同控制策略下的系统性能差异。
结论通过动态仿真，可以评估主动悬架系统在不同PID控制策略下的性能。
PID控制策略可以通过调节参数，使系统快速稳定地达到期望状态，并具备良好的跟踪性能和抗干扰能力。
动态仿真为主动悬架系统的设计和优化提供了有效手段，可以帮助工程师更好地了解和掌握系统的特性。
运用MatlabSimulink对主动悬架动力学仿真与分析
运用Matlab/Simulink对主动悬架动力学仿真与分析摘要：基于主动悬架车辆1/4动力学模型，采用LQG最优调节器理论确定了主动悬架的最优控制方法，利用matlab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 MatlabDynamics Simulation Of Vehicle Active-suspension By Using MATLABAbstract: Linear-Quadratic-Gaussian(LQG) optional regulator theory is applied to optional control of active-suspension based on quarter vehicle dynamics model of active-suspension. Using MATLAB software，dynamics on model of vehicle of active-suspension is established to make analysis and simulation according to some actual data .Simulation output can be used to evaluate the control method of active-suspension and structure parameters of vehicle in relation to ride performance.Key words: active-suspension simulation MATLAB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，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。
基于MATLAB_SIMULINK的油气悬架动力学仿真
基于MATLAB /SIMULINK 的油气悬架动力学仿真段俊法,孙永生,杨振中(华北水利水电学院机械学院,郑州 450011)摘要:建立了单气室油气悬架的非线性数学模型和二自由度汽车振动模型,利用蒙特卡洛法构造了路面不平度时间函数,利用M ATLAB /S I M ULI NK 进行了时域仿真。
分析了油气悬架主要参数包括蓄能室初始体积、主活塞杆面积、阻尼孔面积变化对车辆平顺性、安全性的影响,得出了某型油气悬架结构参数的可行设计范围。
关键词:MATLAB /S I M ULI NK ;油气悬架;动力学;仿真中图分类号:U 463.33+4.3 文献标识码:B 文章编号:1006-0006(2010)04-0059-03Dyna m ics Simulation of Hydro pneu matic SuspensionBased on MATLAB /SIM UL INKDUA N Jun fa,SUN Yong sheng,Y ANG Zhen zhong(M echanica l Schoo,l N o rth Ch i na U n i v ers it y o fW ater R esources and E l ec tric P o w er ,Zhengzhou 450011,China)Abstr ac:t T he non linear m at hema ti ca lm ode l s of a si ng le aux iliary gas room hydro pneu m a tic s uspens i on and a t woDOF veh icle v i brati on model w ere built .A m ode l of ro ad roughness i n ti m e do m a i n was structured by us i ng M ontecar l o m ethod .A s i m u l ation i n ti m e do m a i n was operated w it h M ATLAB /S I M U L I NK.T he si m u lati on m odel w as e mp l oyed to st udy t he e ffect o fm a i n pa rame ters i nc l uded the i n iti a l vo l u m e o f t he aux iliary gas roo m,m ain pist on area ,da mp i ng ho l e area on vehic l e ri de co m f o rt and security perfor m ance ,then the scope o f the m a j or desi gn para m ete rs w as d iscussed .Key wor ds :MAT LAB /SIM UL I NK;H ydro pneu m atic suspensi on ;D ynam ics ;S i m ulati on 自20世纪60年代后期由Karnopp 发明油气减振器以来,车辆油气悬架的优良特性即被广大工程技术及研究人员所关注。
基于MATLAB仿真的汽车悬架控制研究-车辆工程专业
基于MATLAB仿真的汽车悬架控制的研究摘要随着我国的科学及技术和社会经济的快速发展。
根据公安部和中国汽车流通协会的统计，仅2019年，中国就登记了2578万辆新车，居世界首位。
到2020年，中国汽车保有量已达2.6亿辆，并稳步增长。
这也带来了一系列的问题，其中行车安全性和乘坐的舒适性受到顾客的关注。
而在未来的社会中汽车购买的主力军会是女性，女性对汽车的舒适性是最敏感的，汽车的悬挂系统在汽车舒适性中占据主导地位。
本文主要对汽车的汽车的主动悬架系统进行建模和分析，从而让汽车的安全性、舒适性和平顺性得到明显的提高，使汽车的行驶不在受路面的影响。
通过对汽车的悬架系统的类别、组成、工作的原理和发展的程度进行了概括性的介绍，根据汽车悬架系统的发展情况，对通过数学模型的建立和仿真，探讨了汽车主动悬架系统的结构和工作原理，通过仿真的结果分析汽车主动悬架在汽车行驶期间的工作状态和在不同路况下对汽车行驶的影响。
利用Simulink模块建立整车悬架系统的仿真模型，观察不同悬架类型对汽车行驶的安全性、舒适性和平顺性的影响，根据仿真结果，得出结论，分析主动悬架系统能否发挥理论上的作用。
最后，基于Matlab/SimuLink对车辆主/被动悬架系统进行建模，并进行仿真分析。
得出的结论是，主动悬架系统可以有效地提高车辆的安全性，舒适性和舒适性。
【关键词】汽车悬架，MATLAB，Simulink，主动悬架，被动悬架Research on Automobile Suspension Control Based onMATLAB SimulationAbstractWith the rapid development of science, technology and social economy in China. According to statistics of the Ministry of public security and China Automobile Circulation Association, in 2019 alone, China registered 25.78 million new cars, ranking first in the world. By 2020, China's car ownership has reached 260 million, with a steady growth. This also brings a series of problems, among which the safety of driving and the comfort of riding are concerned by customers. In the future society, the main force of car purchase will be women. Women are the most sensitive to the comfort of cars. The suspension system of cars plays a leading role in the comfort of cars. In this paper, the active suspension system of the car ismodeled and analyzed, so that the safety, comfort and smoothness of the car can be significantly improved, so that the driving of the car is not affected by the road.This paper introduces the category, composition, working principle and development degree of the automobile suspension system. According to the development of the automobile suspension system, it discusses the structure and working principle of the automobile active suspension system through the establishment and Simulation of the mathematical model. Through the simulation results, it analyzes the working state of the automobile active suspension during the driving period and whether it is working or not The influence of the same road condition on the vehicle driving. The simulation model of the whole vehicle suspension system is established by using the Simulink module, and the influence of different suspension types on the safety, comfort and ride comfort of the vehicle is observed. According to the simulation results, the conclusion is drawn, and whether the active suspension system can play a theoretical role is analyzed.Finally, the vehicle active / passive suspension system is modeled and simulated based on MATLAB / Simulink. The conclusion is that the active suspension system can effectively improve the safety, comfort and comfort of the vehicle.1绪论1.1引言目前，驾驶员在日益复杂的道路交通环境中驾驭汽车时，由于路况的复杂性，他们需要更频繁地改变行驶方向，驾驶员和乘客越来越依赖汽车的悬挂系统，作为汽车的五大总成之一，一个好的悬挂系统将给驾驶员提供一个更稳定的控制感和安全的驾驶体验并且乘客能感受到一个更舒适的乘坐感。
MATLAB软件在汽车悬架系统的模拟与分析中的应用
摘要汽车悬架系统是整个汽车中非常重要的一个环节，它性能的好坏直接影响到汽车的平顺性和安全性，而主动悬架系统能使汽车的乘坐舒适性以及操纵稳定性和安全性得到很大程度的提高，因此，主动悬架系统是现代汽车的一个发展方向。
本文分别对汽车的被动悬架系统和主动悬架系统建立了双轴四自由度的模型，列出了这两种模型的状态方程，并结合现代控制理论中的线性调节器理论对主动悬架的控制原理进行了分析。
本人在分析悬架系统工作特性的基础上使用了c 语言对MATLAB软件进行了二次开发，开发出的这套软件它能对不同型号的被动悬架系统和主动悬架系统汽车进行模拟仿真，并进行分析，因此命名为SAS软件(以下简称SAS)。
利用SAS软件对被、主动悬架进行了模拟分析，根据模拟的结果对被动悬架和主动悬架汽车的性能进行了对比分析，并对其平顺性进行了评价。
关键词:悬架、主动、被动、MATLAB模拟ABSTACTSuspension system is one of the most important part in the whole automobiles. Its performance influences directly on ride comfort and safety of auto. Active-suspension is able to improve greatly the performances of auto such as ride comfort, security and stability. Hence developing and designing the active-suspension is the important direction in the future.In the paper ,I set up two four-freedom models about passive suspension and active-suspension of vehicles, and list their state space equations. Moreover, I analyze the controlling principle of active-suspension by using the modern controlling theory.I develop a set of software based on the MATLAB software by using C language according to suspension performance. Its main functions are to simulate the passive-suspension and active suspension about vehicles whose construction parameters are variable and then analyze the suspension. So I call this software SAS software (short for SAS). Using SAS software, I simulate the passive-suspension and active-suspension. According to the result after simulating, I analyze and compare performances of two kinds of suspensions, and furthermore evaluate the ride comfort on vehicles.Keywords: suspension active passive MATLAB simulation第二章建立汽车悬架系统的状态方程2. 2汽车被动悬架系统状态方程的建立根据上一节的分析，我们可以把汽车被动悬架系统简化为一个如图2所示的1/2车辆模型。
基于Simulink的汽车主动悬架仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2018.21.014基于Simulink的汽车主动悬架仿真分析夏伟（武汉交通职业学院，湖北武汉430065）摘要：文章简要介绍了用Simulink建立主动悬架的仿真模型的方法。
采用单轮车辆模型动力学方程，建立被动悬架的仿真模型。
通过设计主动悬架的LQG控制器，建立主动悬架仿真模型。
并将两种模型的车身加速度、悬架动行程、轮胎位移进行比较分析。
结果表明LQG控制器的主动悬架能有效改善悬架性能。
关键词：Simulink；主动悬架；仿真中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-38-04Simulation Analysis of Vehicle Active Suspension Based on SimulinkXia Wei( Wuhan Technical College of Communications, Hubei Wuhan 430065 )Abstract: This paper describes the simulation model using Simulink Active Suspension method. Establish a passive suspension simulation model by using the single wheel vehicle model dynamics equations. By LQG controller design active suspension, active suspension simulation model established. Compared and analyzed the body acceleration, suspension dynamic travel, tire displacement of the two models. The results showed that the active suspension with LQG controller can effectively improve the suspension performance.Keywords: Simulink; Active Suspension; SimulationCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-38-04引言悬架是车架（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。
基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真..
《现代控制理论及其应用》课程小论文基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真学院：机械工程学院班级：ＸＸＸＸ（XX）姓名：X X X2015年6月3号河北工业大学目录1、研究背景 (3)2、仿真系统模型的建立 (4)2.1被动悬架模型的建立 (4)2.2主动悬架模型的建立 (5)3、LQG控制器设计 (6)4、仿真输出与分析 (7)4.1仿真的输出 (7)4.2仿真结果分析 (9)5、总结 (10)附录：MATLAB程序源代码 (11)（一）主动悬架车辆模型 (11)（二）被动悬架车辆模型 (12)（三）均方根函数 (13)1、研究背景汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器组成,是车身与车轴之间连接的所有组合体零件的总称,也是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切力传递装置的总称,其主要功能是使车轮与地面有很好的附着性,使车轮动载变化较小,以保证车辆有良好的安全性,缓和路面不平的冲击,使汽车行驶平顺,乘坐舒适,在车轮跳动时,使车轮定位参数变化较小,保证车辆具有良好的操纵稳定性。
(a)被动悬架系统(b)半主动悬架系统(c)主动悬架系统图1 悬架系统汽车的悬架种类从控制力学的角度大致可以分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架3种（如图1所示）。
目前,大部分汽车使用被动悬架,这种悬架在路面不平或汽车转弯时,都会受到冲击,从而引起变形,这时弹簧起到了减缓冲击的作用,同时弹簧释放能量时,产生振动。
为了衰减这种振动,在悬架上采用了减振器,这种悬架作用是外力引起的,所以称为被动悬架。
半主动悬架由可控的阻尼及弹性元件组成,悬架的参数在一定范围内可以任意调节。
主动悬架是在控制环节中安装了能够产生上下移动力的装置,执行元件针对外力的作用产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷,即路面的反作用力。
随着电控技术的发展，微处理器在车辆中的应用已经日趋普遍,再加上作动器、可调减振器和变刚度弹簧等重大技术的突破,使人们更加注对主动悬架系统的研究。
基于Simulink的14车辆悬架建模及仿真
AUTO PARTS | 汽车零部件基于Simulink的1/4车辆悬架建模及仿真郑丽辉1 张月忠21.衢州职业技术学院 机电工程学院 浙江省衢州市 3240002.余姚朗德光电有限公司 浙江省宁波市 315400摘 要： 本文以1/4车辆悬架为研究对象，根据悬架动力学理论，建立动力学微分方程。
并在Matlab/Simulink环境下搭建路面激励模型和1/4悬架系统动力学仿真模型，对衡量悬架舒适性的车身加速度、悬架动行程、车轮动载荷三方面评价指标进行仿真研究，为悬架设计提供技术参考。
关键词：1/4车辆悬架 舒适性 仿真研究1 引言车辆悬架连接车身与车轮，传递两者之间的作用力和力矩，并通过弹性元件和阻尼元件的相互作用衰减不平路面引起的车辆振动，提高车辆平顺性与舒适性。
车辆悬架的类型可划分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种，若悬架系统各元件的特性参数不可调整的称为被动悬架，可调整的称为半主动悬架，能根据控制反馈信号产生主动控制力，适应路况和车况变化的称为主动悬架。
本文以1/4车辆悬架为研究对象，根据其二自由度的简化力学模型建立微分方程，并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型。
以某车型悬架参数为例，在以带限白噪声模拟的路面激励下，对衡量悬架舒适性的三方面评价指标进行仿真研究，为悬架设计提供技术参考。
2 1/4车辆悬架系统动力学模型由于车辆结构的复杂性决定了车辆悬架是多自由度互相耦合的非线性系统。
为分析问题方便，常将实车悬架模型简化成1/4车辆悬架二自由度模型。
简化过程作如下假设：（1）忽略簧载质量m2的变形，视其为刚体。
（2）车轮刚度k1和悬架减震弹簧刚度k2均为线性,忽略悬架减震器阻尼的迟滞现象。
（3）车辆行驶过程中,轮胎始终未脱离地面。
1/4车辆悬架二自由度力学模型如图1所示。
图中，m1为车轮质量，m2为车身质量，k1为车轮等效刚度，k2为悬架减震弹簧等效刚度，c为悬架减震器等效阻尼系数，q为路面激励，z1为车轮垂向位移，z2为车身垂向位移，Fd为主动控制力。
基于Matlab的汽车半主动悬架动力学仿真与分析
，
但结构复杂
、
成本高
普及
中心
) 路 面 位移 的输 入 函 数 作 用 在 轮 胎 与地 面 接 触 点 的
难
…
。
而 由变 阻 尼 减 振 器 或 变 刚 度 弹 簧 构 成 的 半 主 动 悬
。
架 系 统 同样 可 以 根 据 路 面 条 件 及 汽 车行 驶 状 态 而 做 出 响
应
，
一
个 简 化 的 二 自 由 度 1 ／4 汽 车 模 型 如 图 1 所 示
语 音 的格 式 编 写 Ｍ 文 件 ；最后 在 模 型 窗 口中点 击 下 拉 菜 单 中 的 Ｓａｔ 开 始 仿 真 ，通 过 Ｓ ｏ ｅ模 块 观 看 各 参 数 随 时 间 ｔ 项 ｒ ｃｐ 变 化 的动 态 曲 线 。
根 据 有 关 数 据 一 设 车 身 质 量 ｍ ： ６ ｋ ，车 轮 质 量 ， ５ ０ｇ
。
具 有较 高 的性 能 价格 比
和广 阔的应 用 前景
。
、
。
为 固 定 阻 尼 减 振 器 的 阻 尼 系 数 ( N s ／m )
：
系
统 的动力 学 方程 为
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半主动悬 架 动
汽 车悬 架 系 统 对 路
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基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析.
研究生课程论文答题本科目：汽车动力学授课教师：乔维高年级专业：学生姓名：学生学号：是否进修生？是□否■基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析（武汉理工大学汽车工程学院）摘要：汽车行驶平顺性的优劣直接影响到乘员的乘坐舒适性，并影响车辆动力性和经济性的发挥，是车辆在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标。
因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中所产生的振动，成为汽车行业的研究重点。
本文以某轿车为例，对其进行力学分析，建立四自由度半振动微分方程，以不同等级路面和不同车速下的随机路面激励谱作为输入，利用Matlab/Simulink 仿真软件建立了动态模型，进行计算机仿真，并分析了动力学参数的改变对汽车行驶平顺性影响。
关键词：悬架系统；平顺性；仿真Suspension System dynamic simulation analysis Based on SIMULINKAbstract: Car Ride will directly affect occupant comfort and affect vehicle dynamics and economy of the play, is a vehicle to compete for advantage in the market competition is an important performance indicators.So how to minimize vibration during driving cars produced, became the focus of the automotive industry research. Taking a car, for example, its mechanics analysis, four and a half degrees of freedom vibration differential equations, random road pavement and different levels of excitation spectra under different speedas the input, using Matlab/Simulink simulation software to establish a dynamic model for computer simulation and analysis of the changing dynamics of the parameters affecting the car ride comfort.Key words: Suspension System；riding comfort; dynamic simulation1 汽车动力学振动模型的建立四自由度半车模型既能表征车身的质心加速度和速度的变化，又能表征车身绕其质心轴的俯仰角加速度和角速度的变化，结构也不太复杂，因此其仿真结果具有一定的代表性。
基于MATLAB的汽车悬架系统仿真研究
基于MATLAB的汽车悬架系统仿真研究李洁;刘耿硕【摘要】悬架作为汽车的关键零件之一,直接决定着汽车乘坐的舒适性和行驶安全性.为了建立汽车悬架系统有效的控制器,实现对悬架系统的有效控制,进而提升车身的稳定性和安全性,以主动悬架为研究对象,建立了两自由度1/4悬架模型,通过受力分析建立了合适的数学模型.并且基于MATLAB/Simulink构建了仿真模型,通过选择车身加速度这个最有效的标准作为控制目标,设计了PID控制器并进行了仿真模拟调控.最后采用试凑法整定参数,经过多次仿真模拟和对比实验结果,得出了PID控制器参数的最佳整定值.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】4页(P97-100)【关键词】主动悬架;MATLAB;车身加速度;PID控制器【作者】李洁;刘耿硕【作者单位】邯郸学院机电学院,河北邯郸056005;邯郸学院机电学院,河北邯郸056005【正文语种】中文【中图分类】U463.33悬架是车轮与车身之间的连接部件，是传递车辆的车架与车桥之间作用力和力矩的连接装置总称，悬架一般由弹性元件、减震及传动装置三部分构成[1-3]。
悬架有两方面作用，其一是起连接作用，二是通过弹性元件与阻尼元件的相互作用，来减少不平路面的影响，使车辆在遇到不平衡路面时仍能保证平稳性和舒适性[4-5]。
当汽车在不平整路面行驶时，车辆自身受到的冲击力由轮胎上的悬架装置传到车身，正是因为悬架系统发挥作用，汽车才会在不平整路面行驶时仍能保持平稳。
在已有的车辆模型分析中，主动悬架的减震效果是最好的，被动悬架的性能相对最差[6-9]。
因此，本文以1/4主动悬架为研究对象，首先在简化分析悬架系统后，构建两自由度1/4主动悬架系统物理模型。
其次通过简化路面输入，提出了悬架性能的评价标准。
由于车身加速度是反映悬架性能最直接也是最有效的方式，所以本文采用车身加速度作为悬架性能的评价指标，设计了PID控制器并整定其参数。
基于MATLAB／Simulink的半主动悬架仿真分析
建模块 ， 调 整 加 权 系数 ， 将 车 身 垂 直加 速 度 、 俯仰 角加速度 、 悬 架 动 行 程 及 轮 胎 动 载 荷 ４个 目标 控 制在有 效范围 内； 通 过 半主 动 悬 架 时 域 内仿 真 分 析 ， 并与被动 悬架对比 ， 得 出具 有 控 制 器 的 半 主 动 悬 架在 一 定 程度 上 改 善 了 悬架 系统 的 工作 性 能 ， 验 证 了控 制 器设 计 的 有 效 性 。
角（ ｒ ａ ｄ ） ； Ｆ１ 、 Ｆ２为前 、 后 半 主 动悬 架 作 动 力 （ Ｎ） 。
１ 基 本 原 理
１ ． １ 建 立 数 学 模 型
图 １ 半主动悬架的 １ ／ ２车 辆 模 型 ｋ ｂ ２ （ ２ 一 ｂ ２ ） ＋Ｃ ２ （ ｚ ２ 一 ｂ ２ ） 一Ｆｌ — Ｆ ２
路 面方 向上 下变 化 的轮 胎动 载荷 及沿 着汽 车行 驶方
ｗ
・ ｘｗ ２ ＝ 愚ｗ ２ （ ｑ ２ 一 ｗ ２ ） 一是 ｂ ２ （ ｗ ２ 一 ｂ ２ ） 一 ｃ ２ （ ｚ ２ 一 ｂ ２ ） ＋ Ｆ ２
向的前后 俯仰 角 。综 合 考 虑 以上 几 个 因素 ， 可 以得
到 四 自由度 １ ／ ２车辆 悬 架 系统 的简 化 数 学 模 型 （ 如
图 １所 示 ） 。
Ｊ・ 一 Ｌ［ 是 ｂ ２ （ Ｗ ２ 一ｚ ｂ ２ ） ＋Ｃ ２ （ 主 ２ 一主ｂ ２ ） ＋ Ｆ ２ ］ 一Ｌ［ 尼 ｂ １ （ ｚ 、 ｖ ｌ — ｂ １ ） ＋ｃ ｌ （ 立 １ 一
由牛顿第 二 定律 可得 到半 主 动悬架 系 统 的运动
基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析
基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析悬挂系统是车辆动力学中非常关键的一个部分，它对提高汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性有着重要的作用。
在汽车设计和开发过程中，悬挂系统的性能评估通常需要进行系统动力学仿真分析。
基于SIMULINK的悬挂系统动力学仿真分析可以有效地预测和评估悬挂系统在不同工况下的性能。
悬挂系统的主要任务是将车轮与车身连接起来，同时能够减少路面不平度对车身的影响。
在悬挂系统中，主要包括弹簧、减震器和悬挂杆等组成部分。
弹簧起到支撑车身和保持车轮与路面接触的作用，减震器则用于消除车身由路面不平度引起的振动，并提供对车身姿态的控制。
悬挂杆则用于连结车轮与车身。
在进行悬挂系统动力学仿真分析前，需要首先确定悬挂系统的参数，包括弹簧刚度、减震器阻尼、悬挂杆刚度等。
这些参数可以通过实验或者模型计算得到。
在悬挂系统分析时，可以考虑不同工况下的路面激励，例如障碍物冲击、转向、加速和刹车等。
在SIMULINK中建立悬挂系统的动力学模型时，主要考虑以下几个方面：1.悬挂系统的约束条件：悬挂系统在运动中要满足一定的约束条件，例如车轮与车身的相对运动不能脱离一定范围。
在模型中，可以使用约束块来实现这些约束条件。
2.路面输入信号：通常通过使用数字信号发生器模块产生路面输入信号，可以根据需要设置不同的路面类型和激励频率。
3.悬挂系统参数模型：根据实际悬挂系统的参数，建立相应的数学模型。
可以使用传输函数模块来表示弹簧和减震器的特性，使用刚度和阻尼系数来描述。
4.车辆模型：悬挂系统是车身和车轮之间的连接，因此需要建立车辆模型。
可以使用多体模块来建立车身和车轮的动力学关系，并考虑其质量、惯性矩阵和阻尼系数等参数。
5.结果分析和评估：仿真完成后，可以通过对输出信号进行分析来评估悬挂系统的性能。
常见的性能指标包括车辆的悬挂系统响应、抗滚动性能和路面舒适性等。
总之，基于SIMULINK的悬挂系统动力学仿真分析可以为悬挂系统的设计和优化提供重要的参考。
基于simulink的12车辆主动悬架系统建模与仿真
5.1 仿真环境介绍…………………………………………………………………30 5.1.1 MATLAB 的发展历程及影响…………………………………………………30 5.1.3 Simulink 技术简介……………………………………………………………31 5.2 仿真模型的建立………………………………………………………………31 5.2.1 路面输入模型………………………………………………………………31 5.2.2 被动悬架系统仿真模型……………………………………………………33 5.2.3 主动悬架系统 LQG 控制仿真模型…………………………………………34 5.2.4 主动悬架系统 PID 控制仿真模型…………………………………………35 5.3 控制器参数计算……………………………………………………………36 5.4 仿真结果分析…………………………………………………………………39
Keywords: Active suspension, LQG control, PID control, Simulation
江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）
目录
序 言…………………………………………………………………………………1
第 1 章 悬架系统简介……………………………………………………………2
江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）
基于 Simulink 的 1/2 车辆主动悬架系统建模与仿真
摘 要：悬架系统是汽车的重要总成之一，它对汽车的平顺性和操纵稳定
性有很大的影响。主动悬架能够根据汽车运动状态和当前激励大小主动做出反 应，使悬架始终处于最佳工作状态。寻找一个能为车辆提供良好性能的控制理论 是主动悬架设计的关键任务之一，本文主要是对应用于主动悬架的 LQG 和 PID 两种控制理论进行研究。文中建立了积分白噪声形式的路面输入模型以及 1/2 车 辆被动悬架系统和主动悬架系统动力学模型，主动悬架分别采用这两种控制理 论，在 Simulink 中进行仿真，并与被动悬架的仿真结果进行对比。仿真结果显 示主动悬架在车身加速度、质心加速度、轮胎动位移和俯仰角加速度等方面优于 被动悬架；采用 LQG 和 PID 两种控制理论的主动悬架均能够较好地改善车辆行 驶平顺性和乘坐舒适性，但 LQG 控制理论较 PID 控制理论优越。考虑实际工程 应用，主动悬架采用 PID 控制理论更具有实用性。
基于SIMULINK PID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真
基于SIMULINK PID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真摘要：主动悬架能够根据路面激励主动及时调整和产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优减振状态，以达到改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性的目的。
本文主要对主动悬架的控制策略进行了研究，并建立了路面模型，以路面位移作为输入激励，建立了1/4车辆二自由度主动悬架动力学模型，结合现代控制理论，建立了状态空间方程，研究了主动悬架的PID控制，利用MATLAB/SIMULINK对PID控制作用下的主动悬架的模型进行了仿真研究，通过悬架系统的三个性能指标实验结果分析，得出了PID主动控制策略的有效性。
关键词：主动悬架；SIMULINK；PID控制策略Abstract：The active suspension is able to adjust and produce controlling force according to road conditions. So it can restrict vehicle vibration and improve the performance of suspension and achieve the purpose of improving ride comfort and handling stability simultaneously. The paper focuses on studying the control strategy of the active suspension. And the road model was made. It took the displacement as the road input signals and built 2-DOF dynamics model of 1/4 vehicle and State-Space Equations collecting modern control theory based on active suspension. It made research on PID control theory and designed the reciprocal controller. It took use of MATLAB/SIMULINK and analyzed the control category active suspension. The experiment results which estimate active suspension character validated the advantage of the active suspension.Key words：Active suspension；SIMULINK；PID control strategy0前言随着科学技术的迅速发展，汽车已普及至世界各个角落，然而人们并不满足于汽车的基本性能，而是对汽车的舒适性及操纵稳定性提出了更高的要求。
基于SIMULINK的主动悬架控制器建模与仿真 2014
基于SIMULINK的主动悬架控制器建模与仿真摘要：悬架对于车辆的平顺性、操稳性和安全性等都有着重要的影响。
悬架对车身的垂向振动加速度的影响是悬架设计研究的重点。
本文在分析主动悬架的各种控制方法后，采用二自由度1／4单轮车辆模型和线性二次型Gauss(LQG)控制方法建立计算机模型在Matlab/Simulink中进行集成优化仿真。
从仿真结果分析主动悬架显著地降低了车身的垂向振动加速度，对改善汽车行驶平顺性和提高汽车行驶安全性具有较优的效果。
关键词：主动悬架；单轮模型；LQG控制；SimulinkModeling and Simulation of active suspension controller based onSIMULINKLiu Dexiong( College of engineering and technology,Southwestern University, Chongqing 404100 )Abstract：Suspension for vehicle ride comfort, handling stability and security have important influence. Suspension on the body of the effect of vertical vibration acceleration is the research focus of suspension design. In this paper, in various analysis of active suspension control methods, with two degrees of freedom and 1 / 4 single wheel vehicle model and linear two Gauss (LQG) control method to establish a computer model of integrated optimization simulation in Matlab/Simulink. From the analysis of simulation results of active suspension significantly reduces the body's vertical vibration acceleration, to improve vehicle ride comfort and improve vehicle safety and has better effectiveness.Key words：Active suspension; single wheel model; LQG control; Simulink0引言悬架系统是车辆的重要部件，对于车辆的平顺性、操稳性和安全性等都有着重要的影响，而主动悬架是悬架发展的必然方向。
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运用Matlab/Simulink对主动悬架动力学仿真与分析
摘要：基于主动悬架车辆1/4动力学模型，采用LQG最优调节器理论确定了主动悬架的最优控制方法，利用matlab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 Matlab
Dynamics Simulation Of Vehicle Active-suspension By Using MATLAB Abstract: Linear-Quadratic-Gaussian(LQG) optional regulator theory is applied to optional control of active-suspension based on quarter vehicle dynamics model of active-suspension. Using MATLAB software，dynamics on model of vehicle of active-suspension is established to make analysis and simulation according to some actual data .Simulation output can be used to evaluate the control method of active-suspension and structure parameters of vehicle in relation to ride performance.
Key words: active-suspension simulation MATLAB
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，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。
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。
MATLAB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MATLAB成为适合多学科、多部门要求的新一代科技应用软件。
在MATLAB中有一个对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包——SIMULINK，支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，与传统的仿真软件包相比，具有更直观、方便、灵活的优点。
1、悬架汽车动力学模型的建立
本文用1/4车辆模型分析车辆特性。
被动悬架的结构原理如图1（a）所示，图示M
b
、
M w 、K
s
、K
t
、C
s
、X
b
、X
w
、X
g
分别代表车辆的1/4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、路面输入，动悬架的结构原理如图1（b）所示，图中加设了一个激励器，U
a
为激励器产生的控制力，大小根据系统的状态变量调节。
1.1主动悬架的动力学方程
（1）
（2）
定义状态变量X=[x1,x2,x3,x4,x5]T=[X
b ＇ X
w
＇ X
b
X
w
X
g
]T，路面输入模型为白噪
声，x5＇=-2πf
0x5+2π（G
U
）1/2W
(t)
,f
为底阶段频率，G
为路面粗糙度系数，U
为车辆前
进速度。
代入上述的动力学方程，可以得到X＇=AX+BU，这里
1.2 LQG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，LQG（linear_Quadratic-Gaussian）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。
为实现上述控制目标本文采用LQG技术，引入下面的LQG 控制器性能指标泛函数：
式中 q1、q2是权系数，代表性能指标的重要程度。
q1为控制动态轮胎载荷的权系数，q2为控制悬架动挠度的权系数。
将状态变量X代入上述的泛函并化为二次形式为：
（3）
这里
2、主动悬架在Matlab上的仿真实现
某车型的相关参数：M
b =320kg,M
w
=40kg,k
s
=2000N/m,k
t
=200kN/m, C
s
=20kN·s/m,
G 0=5*10-6m3/cycle,U
=20m/s,f
=0.01Hz,q1=8000Hz,q2=100Hz。
将这些参数代入上述的表
达式，利用Matlab的函数[K,S,E]=LQR（A，B，Q，R，N）求得最优反馈增益矩阵Ｋ、Riccati方程的稳态解S和闭环系统的特征值E。