车辆半主动悬架的模糊控制与仿真

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车辆半主动悬架的模糊控制与仿真摘要: 针对阻尼控制的 1 /4车体半主动悬架模型， 设计了无参考模型的模糊控制器。分别用梯形、 高斯和三角形 3
种隶属函数， 采用平均最大隶属度法、 面积平分法、 最大隶属度最大值法和最大隶属度最小值法 4种方法， 利用 MATLAB
软件对输出量精确化进行了仿真分析♂果表明，与被动悬架相比， 无参考模型自适应模糊 PI D控制器的悬架加速度值
下降了 68%， 不同的隶属函数和反模糊化函数都会影响控制效果。其中， 以三角形的隶属函数和利用面积平分法进行
的精确化， 使悬架加速度平均输出小， 波动不大。车辆行驶的平顺性得到改善。
关键词: 半主动悬架;模糊控制;隶属函数; 精确化;仿真
中图分类号: U467 . 4
93

文献标识码: A

文章编号: 1001- 2354( 2008) 09- 0021- 04


目前， 国内外科技人员对汽车主动、 半主动悬架控制方式
的研究， 由基于精确数学模型的传统控制方法， 转到基于不确
定模型的非线性控制[ 1 3]
。模糊控制对悬架系统参数的不确
定性具有很好的适应能力，在我国具有广阔的发展前景。
文中利用 1 /4车辆半主动悬架模型， 提出和设计了无参考
模型的模糊控制系统，针对模糊控制中模糊变量的隶属函数及
输出量精确化计算的几种情况，利用 MATLAB软件进行了仿真
分析， 提高了模糊控制器的控制效果， 改善了乘坐舒适性。
1
悬架动力学模型与路面输入
1 . 1
半主动悬架的动力学模型
当车辆前后轮完全解耦， 研究对称的不平路面激励引起车
体垂直振动时， 常采用基于阻尼控制的 1 /4悬架系统模型[ 4]
，
如图 1所示。
该系统的动力学方程为:
m s z
s - ks ( zs - z t
) - Cs ( z


s - z


t
) u c ( t ) ( 1)
m t
z
t
ks ( zs - z t
) C s ( z


s - z


t
) u c ( t ) k t
( r ( t ) - zt
) ( 2)
式中: m s



车体 (悬挂) 质量， kg ;
m t



车轮轴 (非悬挂 )质量， kg ;
ks


悬架弹簧刚度， N /m;
k t



轮胎等效刚度， N /m;
C s


固定阻尼减振器的阻尼系数， N
s /m;
uc ( t)


有控制器控制的变阻尼减振器所产生的阻尼力， N;
r( t)


路面激励位移， m;
zt
， zs


分别是车轮轴和车体的位移， m。
图 1
1 /4车体半主动悬架模型
取状态变量 x 1 z s ， x2 z


s ， x3 zt
， x 4 z


t
，代入式 ( 1)和
式 ( 2)，并写成矩阵形式，得到状态方程:
X

s ( t) A sXs ( t ) Bs uc ( t) Cs r( t) ( 3)
式中: A s
0 1 0 0
-
ks
m s
-
C s
m s
ks
m s
Cs
m s
0 0 0 1
ks
m t
C s
m t
-
( ks kt
)
m t
-
Cs
m t
;
Co llege ， Wuhan 430023 ， Ch i na)
Abstrac t : It w as advanced i n this paper t hat by conside ri ng
the i n tersecti on po i nts seeking o f the adjacent contour line segm ents
be co m bined w ith the smoo t h transiti on trea t m ent cou l d lo w er t he
precision requ ire m ent on the so l u ti on o f i n tersecti on po i nts o f con -
tour li nes and grea tl y ra i sed the searching speed . Using t he cubic
mu lti no m i a l to carry i ng out transition treat m ent at the reg ion nearby
the i n tersecti on po i nts t hat coul d both satisf y i ng the requ i re m ent o f
the mo ti on con ti nuati on cr iter i on of parall e l i ndex i ng cam m echa -
nism and realizi ng sm oo th transiti on as w e l， l thus let the overall
ca m contour li ne to be conti nuousl y smoo t h and possessi ng defi n i te
express i on o f f uncti on and conven i ent for the realizati on o f the CAD /
CAM i n teg ration o f ca m.
Key w ords : para lle l i ndex i ng cam m echan i sm; contour li ne ;
i ntersec ti on po i nt ; smoo t h trea t m en t ; transiti on curve
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