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江苏大学硕士学位论文汽车半主动悬架和电动助力转向系统FNN/CMAC集成控制研究姓名：林安申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：陈龙;江浩斌20070607汽车半主动悬架和电动助力转向系统FNN/CMAC集成控制研究作者：林安学位授予单位：江苏大学相似文献(10条)1.期刊论文汪少华.陈龙.袁传义.WangShaohua.ChenLong.YuanChuanyi车辆半主动悬架与助力转向集成控制的仿真研究-汽车工程2009,31(11)为协调车辆操纵稳定性和行驶平顺性,基于底盘系统动力学原理,建立了半主动悬架和电动助力转向的综合模型,对半主动悬架和电动助力转向系统进行集成控制.运用二次反馈法和PID策略分别对悬架的可调阻尼和转向系统的助力进行控制.仿真结果表明,在集成控制情况下,车辆的操纵稳定性和平顺性均优于悬架或转向单独控制的效果.2.学位论文牛礼民车辆半主动悬架和电动助力转向集成控制的研究与实现2008悬架是车辆底盘系统中重要的减振部件，对车辆的行驶平顺性影响甚大，半主动悬架(SAS)因具有阻尼可控、能显著提高悬架性能、成本较低等优点而成为电控悬架的主要发展方向。电动助力转向(EPS)具有节能、安全、环保等优点，对改善车辆的驾驶轻便性、提高车辆的操纵稳定性和安全性有重要作用，已成为乘用车动力转向系统的主流技术。半主动悬架和电动助力转向分别属于车辆底盘系统中的行驶系子系统和转向系子系统，共同影响底盘的动力学性能，所以有关改进悬架结构和助力转向特性的研究一直是车辆工程领域的热点。目前对半主动悬架和电动助力转向各个单独子系统的控制技术已较为成熟，所以应从底盘系统的集成控制上进一步改善车辆的综合性能。由于悬架子系统与转向子系统之间的耦合影响，使得对各单独系统采用简单的组合控制并不能获得最优的整体性能，所以对悬架和转向这二者的集成控制便显得非常必要。因此，本文在分析了半主动悬架和电动助力转向之间的相互关系、协调机理及对整车动力学控制的作用基础上，基于分层递阶和多智能体理论，对SAS与EPS的集成控制系统进行理论和试验研究：首先，对半主动悬架、电动助力转向和汽车集成控制的研究现状进行概述，阐述了集成控制中使用的各种控制策略，建立了转向工况下的集成系统模型，分析了SAS和EPS之间的相互作用、协调机理以及对车辆性能的影响。第二，改变传统的整体设计和集中控制的开发方法，引入人工智能研究领域的多智能体技术，提出了半主动悬架与电动助力转向的协调控制系统原理，构造了悬架、转向智能体以及SAS与EPS协同框架和集成控制系统，对各智能体的控制策略进行了研究，构架了基于分层递阶控制的车辆底盘集成控制模型，提出一种新的通过智能体智能行为提高汽车动态自适应性的控制策略。第三，为验证所提控制策略的有效性和可行性，在MATLAB环境下联合AMESim软件对悬架和转向进行集成控制建模，机械系统模型在AMESim建立，控制系统在Simulink建立，依据多智能体构架对各个智能体进行了分层连接，建立多智能体系统的集成系统控制模型并进行联合仿真，为集成控制器的设计和样车路试提供依据。第四，基于嵌入式操纵系统ARM对多智能体集成控制器进行了软硬件实现，包括系统输入信号的采集处理、控制策略、输出信号的控制等各功能模块的实现。对悬架智能体的车身加速度信号进行模糊控制，对转向智能体的助力电压进行PID反馈控制；最后由系统智能体对SAS和EPS的结构参数和控制参数进行查询推理协调，调节减振器阻尼、提供助力适应不同的工况，实现悬架和转向的智能协调控制。最后，对样车原减振器进行改进，通过改变节流口开度来调节减振器阻尼，研制出可调阻尼减振器并进行了台架试验，得到减振器的特性曲线和控制关系。随后进行SAS与EPS集成控制的实车道路试验，分析了试验结果。研究表明，试验与计算结果基本吻合，且开发的多智能体集成控制器运行可靠，控制策略有效可行；多智能体技术的应用较好地协调了悬架、转向这两个子系统的相互影响。与悬架转向集成系统的自适应模糊控制相比，多智能体集成控制的车身质心加速度和横摆角速度都有较大幅度下降，其中表征行驶平顺性的车身质心加速度峰值下降6.48％，标准差降低7.37％；表征操纵稳定性的横摆角速度峰值降低10.59％，标准差下降30.15％；表征车体姿态变化的车身侧倾角峰值下降10.06％，标准差降低21.24％；表征操纵轻便性的转向盘操纵转矩峰值降低18.10％，标准差下降30.38％。因此，说明采用多智能体理论对底盘的悬架和转向进行集成控制效果显著，车辆的行驶平顺性和操纵稳定性得到进一步明显改善；系统智能体较好地协调了悬架智能体和转向智能体，从理论上和技术上比自适应模糊集成控制更好地实现协调控制要求，改善了车辆平顺性和操稳性之间的矛盾，提高了行驶安全性，为底盘大系统的综合控制提供了有效的研究方法。3.期刊论文陈柏林.汤伟强.谷金媛.ChenBailin.TangWeiqiang.GuJinyuan车辆半主动悬架与电动助力转向系统的模糊PID集成控制研究-湖北汽车工业学院学报2009,23(4)建立了半主动恳架(SAS)与电动助力转向(EPS)的整车集成系统模型,将PID与模糊控制相结合,设计了模糊PID集成控制策略,并在Matlab环境中,对汽车在方向盘角阶跃输入工况下进行了大量的仿真研究.仿真结果表明:具有模糊PID控制策略的SAS与EPS集成控制优于二者的单独控制,提高了汽车的转向轻便性、操纵稳定性、乘坐舒适性、行驶安全性,从整体上优化了汽车底盘的综合性能.4.学位论文袁传义半主动悬架与电动助力转向系统自适应模糊集成控制及其优化设计2007转向系统与悬架系统是汽车底盘系统中影响车身姿态的两大关键系统，是保证车辆行驶平顺性、操纵稳定性和安全性的重要组成部件。有关改进悬架结构及控制以提高悬架动态性能，采用动力转向及控制技术提高转向时操纵轻便性和稳定性的研究是车辆工程技术领域的热点课题之一。直至目前，主动/半主动悬架和电动助力转向(EPS)及其控制系统的研究己分别取得了许多成果，但由于悬架系统与转向系统之间具有一定的耦合作用，简单的叠加控制并不能获得最优的综合性能，要获得更优的整车综合性能必须依赖于两个系统的集成控制。本文对半主动悬架系统的关键部件--减振器、半主动悬架与EPS及其集成控制系统进行了较深入的研究。首先，建立了基于转向状态下的半车模型，并建立了包括EPS模型、半主动悬架模型、轮胎模型和路面模型在内的整车多自由度动力学集成模型，分析了半主动悬架系统和EPS系统对车身姿态的影响。第二，将模糊控制应用于半主动悬架和EPS集成控制系统，针对传统的模糊控制规则不可调的特点，引入了一个可调因子，提出了一种带可调因子的自适应模糊控制方法，为设计出具有较好鲁棒稳定性的半主动悬架与EPS集成控制系统提供了理论基础。第三，采用调节节流口开度来改变减振器阻尼的设计思路，设计半主动悬架系统关键部件--可调阻尼减振器，在微型轿车被动减振器的基础上，研制出一种通过步进电机驱动的可调阻尼减振器，并通过台架试验得到步进电机转角和可调阻尼力之间的关系，为集成控制系统尤其是阻尼控制规律设计提供了依据。第四，提出了半主动悬架与EPS白适应模糊集成控制系统设计的新思路，创新设计了半主动悬架系统和EPS系统自适应模糊集成控制策略，开发了基于LPC2131微控制器的半主动悬架与EPS集成控制器硬件，为半主动悬架与EPS集成控制系统的应用研究奠定了基础。第五，在大量仿真计算的基础上，率先进行了半主动悬架与EPS集成控制系统实车道路试验，包括平顺性随机输入试验、蛇行试验、转向盘转角阶跃输入试验等，并将试验结果与仿真计算结果进行对比。最后，应用改进遗传算法对半主动悬架与EPS整车动力学集成控制系统进行多目标优化，使结构参数和控制参数同时达到更优，为集成控制系统的多目标优化应用提供了依据。研究结果表明，仿真计算和试验基本吻合。经过自适应模糊集成控制后的系统与被动系统相比，质心加速度和横摆角速度等都有较大幅度下降，其中质心加速度的峰值平均下降7.8％~10％，标准差平均下降8.3％~23.4％；横摆角速度的峰值下降14.7％，标准差下降12.7％；操纵转矩的峰值下降55.6％，标准差下降53.8％；在人体敏感的频率区域内，质心加速度功率谱密度也有很明显的降低；而且，集成控制比半主动悬架与EPS独立控制具有更好的整车综合性能。自适应模糊集成控制系统较好地协调了车辆转弯时行驶平顺性和操纵稳定性之间的矛盾，使整车在各种行驶工况下均可保证行驶平顺性和操纵稳定性之间的良好匹配，整车的动力学性能得到了有效地改善。5.期刊论文陈龙.尤妍娴.江浩斌.牛礼民.汪若尘.ChenLong.YouYanxian.JiangHaobin.NiuLimin.WangRuochenEPS与SASS的自校正集成控制仿真及试验研究-汽车技术2008,(5)建立了汽车电动助力转向和半主动悬架集成控制的动力学模型,运用自校正控制理论设计了集成控制器.选择极点配置自校正控制,将闭环系统极点移到需要的位置上,并给出适当的控制律.自主开发出集成控制器,并用改进的可调阻尼减振器代替原车减振器,对某车型装车进行道路试验.仿真结果和试验结果验证了模型的正确性.表明该集成控制方法能够改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性.6.期刊论文方子帆.邓兆祥.陈益陆地车辆的磁流变半主动悬架模糊集成控制-系统仿真学报2004,16(6)分析了陆地车辆的磁流变半主动悬架系统的组成及其系统动力学模型.以平顺性、行驶稳定性与运动姿态控制为目标,讨论了半主动悬架的控制机理.提出了一种基于频率过滤、模糊控制和姿态误差增益控制的半主动悬架集成控制策略.设计的控制系统由外环和内环组成,外环系统设计机械系统的反馈理想阻尼力,内环系统实时计算电流驱动器的控制信号.磁流变减振器根据控制电流信号实时地产生阻尼力实现车辆控制目标.仿真结果表明,所设计的系统控制策略是有效的,同时也表明通过主动改变减振器阻尼力可以实现陆地车辆的性能控制.7.期刊论文陈龙.汪若尘.江浩斌.CHENLong.WANGRuochen.JIANGHaobin基于大系统理论半主动悬架系统-机械工程学报2008,44(8)建立基于大系统理论的车辆半主动悬架整车数学模型,设计悬架系统各子系统的时滞半主动悬架模糊控制器,利用大系统递阶控制理论实现车辆悬架系统的集成控制,分析车辆动态性能,在仿真计算的基础上,进行实车道路试验.结果表明,大系统递阶控制系统可降低控制矩阵的阶数,通过协调控制、优化车辆的整体性能,而且子系统的划分,能提高控制系统的稳定性,为半主动悬架及其控制系统研究开辟了新的方法和途径.8.学位论文祝辉基于磁流变半主动悬架的汽车底盘集成控制2009随着国民经济的飞速发展以及人们生活水平的极大提高，汽车逐渐融入到人们的工作生活之中，成为不可或缺的交通工具。随之而来的汽车行驶速度的显著提高和道路行车密度的急剧增大，使得人们对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性提出更高的要求。而电子技术和自动化技术的发展，使越来越多的控制系统运用到汽车当中。其中，电控悬架作为连接车身和底盘的一个桥梁，在汽车底盘控制中起着至关重要的作用。磁流变半主动悬架具有响应快、动态范围宽、功耗低、结构简单等特点，是目前电控悬架的研究热点，在商业和军事上都具有广阔的应用前景。目前，国内外对磁流变半主动悬架的研究多处于理论研究和实验室研究中，实际应用在整车上并不多见，主要原因是磁流变半主动悬架是一个存在有不确定因索、时滞的复杂非线性系统，使得控制策略的设计和实现极具挑战性，先前的一些半主动控制算法针对具体问题的特征，虽然都取得了一定的控制效果，但仍然存在局限性，较少从整车的角度对悬架进行控制。因此，如果以磁流变半主动悬架为核心，考虑整车多个子系统之间的相互影响，以整车的综合性能为目标进行协调控制，具有很高的研究价值。自20世纪80年代中期至今，企业界和学术界从理论和应用方面对车辆动力学中多子系统之间的协调控制问题进行了大量的研究。对协调控制的研究中，一般