基于小波变换的半主动悬架控制策略仿真研究

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汽车技术发展越来越先进,人们对于汽车的性能要求也越来越高,除了必要的安全性外,还希望能够提高其平顺性和操稳性。悬架将汽车的车架与车身连接起来,传递作用在轮胎和车身之间的作用力和力矩,降低来自路面的冲击,衰减各种动载荷引起的振动,对汽车的平顺性和操稳性好坏有很大影响。空气悬架由于其良好的性能,应用越来越广泛。论文以空气悬架为研究对象,以提高汽车平顺性为研究目标,在某型大客车基础上,设计了三种不同的控制策略,并分别在二自由度车辆模型和整车模型上进行验证。本文主要内容如下:(1)在了解空气悬架结构和特点的基础上,根据悬架动力学微分方程,建立了被动悬架和空气悬架的二自由度模型,并探究了悬架的弹簧特性和阻尼特性参数对于悬架传递特性的影响,得出在某种程度上,悬架参数对车身振动加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷三个指标量的影响在频域上具有一致性。(2)设计了以误差变化和误差变化率为输入量的模糊控制策略,并在Simulink中构建了控制器模型,在随机路面上验证该控制策略的有效性和正确性。(3)从频域角度考虑,引入小波分析,并根据振动能量在频域上的分布和弹簧刚度的匹配原则,设计了以某主要频段的中间频率值为输入量,弹簧刚度为输出量的小波模糊控制策略,将小波分析、频域控制和模糊控制联合起来。在构造的B、C两级随机路面下验证了该控制策略的可行性,并与被动悬架相比有较好的控制效果。(4)针对小波模糊控制策略存在的不足,提出其改进型,通过连续小波变换提取主要频率段的瞬时频率,以此作为模糊控制器的输入量设计了新的控制策略。在随机路面上进行平顺性仿真试验,验证了该方法的可行性,改善了小波模糊控制策略。(5)在TruckSim中建立某客车的整车模型,通过TruckSim和Simulink进行联合仿真。构造了仿真所需路面,设置了平顺性试验工况,然后在软件中进行仿真试验,分析比较了三种控制策略的控制效果,得出改进后的小波模糊控制能够提高车辆的平顺性。
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