基于MATLAB的主动悬架的最优控制分析

ｓ ｓ ｎｓｏ ｓｂ ￣ｅ ｈ ｎ ｐ ｓｉ ｅｓ ｐｅ ｓｏ ｕ ｐｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ｒｔ ａ ａ ｓｖ ｕｓ ｎ ｉ ｎ。
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ ｏ ｉ ａ ｏ ｒ ｌ ２ Ｄ ； ａ ｔｖｅｓ ｐ ｎｓｏ ｙ ｒ ： ｐｔｍ ｌｃ ｎｔｏ ； － ｃ ｉ ｕｓ ｅ ｉ ｎ： Ｍ ＡＴＬＡＢ／ Ｉ ＵＬＩ Ｋ ＳＭ Ｎ
面 的优 越性 。 悬架 系 统 的动力 学模 型 由动力 学理 论可得 到 如下
对 于悬 架系 统 ， 最重 要 的评价 指标 是车 身垂 直加速 度 ，悬 架 动挠度 和轮 胎 动载荷 。选取 状态 变量 ，输 出变
量 。则 主动 悬架 的状 态空 间表 达式 为其 中 Ａ ＝
１ 、悬架 系统的动力学模型
Ｍ
引 言
悬 架 系统 是车 辆系 统 的重要 总成 之一 ， 它对 行驶 平 顺 性 ， 纵稳 定 性有 着重 要 的影 响 。 统 的被 动 悬架 的 操 传
弹 性元 件 刚度和 减 振器 阻尼 是不 可调 节 的 ， 只能 保证 在
聿
图 １ 全 主 动 悬 架
某 一特 定路 面上 行 驶效 果较 好 ， 能适 应不 同载 荷和 行 不 驶 状 况 的 需求 。随着 人 们 对 汽 车舒 适 性 的 要求 越 来 越 高 ， 统 的被 动 悬架 已不 能满 足人 们 的要求 ， 是适 应 传 于
ｕ ｉ ｓｎｇ Ｎ
ＬＡＢ ／ Ｉ Ｕ ＬＩ ＳＭ ＮＫ ， ｔ ｙ ｔ ｍ ｏ ｅ ａ ｕ ｌ ａ ｅ ｏ ｉ ｈｅｓ ｓｅ ｍ ｄ ｌ ｓｂ ｉ ｎｄｕｓ ｄ ｆ ｒｓｍｕｌｔ ｎ。 Ｔｈｅｒ ｓ ｔ ｈｏ ｅ ｈ ｔａ ｔ ｅ ｗ ｔ ａｉ ｏ ｅ ｕｌ ｓ ｗ ｄ ｔ ａ ｃ ｉ ｓ ｖ
Ｌ ｎＱ ｎ Ｉ ｕ ｉｇ Ｊ
（ ｏｌ ｅ ｆ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｒ ｎｖ ｒ ｔ ｆ ｈｎ ，ａ ｕ ｎＳ ａ ｘ ３ ０ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ， ｔ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｉａ ｉ ａ ｈ ｎ ｉ ０ ５ ，ｈｎ ） ｅ ｏ Ｍｅ ｎ Ｎｏ ｈ ｉ Ｃ Ｔｙ ０ １
２ ｍ／． 面位 移 输 出为 图 ３ ０ ｓ 路 。
车辆参数模 型
数值 ３０ ０ ５ ０ １００ ７０ ｌ０ ３０ ２００ ０００
单位 ｋ ｇ ｋ ｇ Ｎ／ ｍ ｋ ｇ Ｎ／ ｍ
１ ／ ４车身质量 （ 簧载 ） Ｍ 车轮质量 （ 非簧 载 ）Ｔ １ Ｉ 悬架 刚度 悬架 阻尼系数 轮胎 刚度
４ 、仿真及结果分析
仿 真 参数 如表 ｌ
表 １
模 型对 研 究悬架 系 统 的性 能是十 分 重要 的 。 本文 采用 文 献 ［］中提 出 的路 面模 型 ，对 Ｂ级路 面进 行仿 真 。路 面 ２ 模 型如 下 其 中为 下截止 频 率 ，为路 面 不平度 系 数 ，为
车速 ，为路 面位 移 输入 ， 为零均 值 单位 白噪 声 。 仿 真 模 型 为 图 ２ 仿 真 参 数 为 ６ ｅ６ ３车 速 为 ， ４ ．ｍ＾ ，
没 计研 究
石 一
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ的主 动 悬 架 的最 优 控 制分 析 ＴＡ
李俊 青 苏铁 熊 史小航
（ 中北大 学机 电工 程学 院 山西 太原 ００５） ３０ １
摘 要 ：本 文 通 过 建 立 二 自 由度 车 辆 悬 架 模 型 ，应用 了最 优 控 制 理 论 设 计 了主 动 悬 架 控 制器 ， 并在 ＭＡ Ｌ ／Ｉ Ｌ ＮＫ 中建立 了系 统模 型 并进行 了仿 真 。研 究结 果表 明主 动悬架 比被 动悬 架 的控制 效 果 Ｔ ＡＢ ＳＭＵ Ｉ
如 图 １ 示为 常见 的全 主动 悬架 ， 所 它通 过车 身 与车
轮 之 间的 主动控 ຫໍສະໝຸດ 力来 主动 消振 。 Ｂ ＝
Ｅ ＝
Ｃ ＝
Ｄ 二
将 关于 ｕ 的参 数取 为零 便可 得相 应被 动悬 架 的状 态 方程 。
而
没 计研 究
２ 、路面激励模型
路 面激 励 是车 辆产 生振 动 的根源 ， 因此 正确 的路 面
图中 Ｍ 为车 身质 量 ，ｍ 为车 轮质量 ，为悬 架刚度 ，
力 更强 的 主动悬 架 出现 了，成 为未来 悬架 的发展趋 势 。 为 悬架 阻尼 ， 为控 制力 ， 为轮 胎 刚度 ， 为簧载 质量 位移 ， 本 文利 用 ＭＡ Ｌ ／Ｉ Ｔ ＡＢ ＳＭＵＬ ＮＫ建 立 了车辆 悬架 系 为 非簧载 质 量位 移 ，为路 面输 入 。 Ｉ 统 的仿 真模 型 并设 计 了最优 控制 器 ， 过与 被动 悬架 的 通 仿 真 结果相 比， 以看 出主 动悬 架在 提 高乘 坐舒 适性 方 可
Ａｂｓｒ ｃ ： ｅ２ Ｄ ｏ ｅ ｆ ｈ ｃｅｓ ｓ ｅ ｉ ｎ ｗａ ｓａ ｌｓ ｅ ｎ ｈ ｐ ｉ ａ ｏ ｔｏ ｅ ｕｌｔ ａ ｅ ｉｎｅ ｔ ａ ｔＴｈ 一 ｍ ｄ ｌｏ ｉｌ ｕ ｐ ｎｓｏ ｓｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｅｏ ｔ ｖｅ ｍ ｌ ｎ ｒ ｌ ｇ ａｏｒ ｓｄ ｓｇ ｄ。 Ｂｙ ｃ ｒ ｗ
仿 真路 面参数
Ｂ缴 路 回 小半 Ｊ 芟糸 数
数值
２ ０ 数值
单位
ｍ／ ｓ 单位
车速 ｖ 性 能动态指标 车身加速度加权系数 悬架动挠度加权系数 轮 胎 动 位 移 加 权 系 数 能量约束 系数
１
仿 真模 型 如 图 ４
对… ｛ ∥ ｉ ‰
３ 、最 优 控 制 理 论
要好。 关键 字 ：最优 控 制 ；二 自 由度 ；主动悬 架 ；ＭＡ Ｌ Ｂ Ｓ ＭＵ ｌ Ｋ Ｔ Ａ ／ ｌ Ｎ Ｌ
ＴｈｅＯ ｐｔｍ ａ ｏ ｔ ｏ ｆ ｔｖｅＳ ｐｅ ｓｏ ｓ ｄ Ｏ ｎ Ｍ ＡＴＬＡＢ ｉ ｌ Ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｉ ｕｓ ｎ ｉ ｎ Ｂａ ｅ Ａｃ