汽车悬架控制策略的仿真研究答辩人:石明机械与电子控制工程学院2012年6月指导教师:刘伟本课题研究内容二被动悬架和主动悬架的力学建模三随机线性二次型最优控制理论四simulink仿真以及分析本课题研究内容1）建立主、被动悬架的动力学模型2）研究主动悬架的最优控制理论，设计最优控制器3）利用MATLAB/SIMULINK软件对所建立的模型进行仿真实验4）对比分析此种控制策略的控制效果二主动悬架控制系统的动力学建模连续型随机路面模型基于被动悬架的1/4车体二自由度模型基于主动悬架的1/4车体二自由度模型基于主动悬架的整车七自由度模型动力学模型模型示意图动力学方程连续型随机路面模型基于被动悬架的1/4车体二自由度模型基于主动悬架的1/4车体二自由度模型基于主动悬架的整车七自由度模型三随机线性二次型最优控制器最优控制问题：寻找一个控制系统的最优控制
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或最优控制规律，使系统能最优地达到预期的目标。连续系统最优控制器的设计连续系统二次型最优控制的MATLAB函数在MATLAB工具箱中，提供了求解连续系统二次型最优控制的函数：lqr()。其调用格式为：四simulink仿真与分析连续型随机路面仿真基于被动悬架的1/4车体二自由度仿真基于主动悬架的1/4车体二自由度仿真基于主动悬架的整车七自由度仿真连续型随机路面仿真本课题采用滤波白噪声，其路面仿真模型如下：仿真结果如下：基于被动悬架的1/4车体二自由度仿真仿真模型：四个输出分别是：车身振动加速度，悬架动挠度，轮胎动变形和轮胎动载荷。基于主动悬架的1/4车体二自由度仿真加权矩阵q和能量约束系数r取值，需要经验积累和反复调试。本文取：，r=0根据代数关系求得：1/4车体二自由度主动悬架建模与仿真利用MATLAB的控制工具箱，调用最优线性二次控制器设计函数：[KSE]=LQR(A,B,Q,R,N)求得最优反馈增益K：K=[1743-64-1529719291-4954]即最优控制力为：1/4车体主动悬架仿真模型仿真和结果分析下图所示为LQG主动悬架系统的最优控制力。力的范围一般控制在200N之内仿真结果被动悬架车身加速度响应曲线主动悬架车身加速度响应曲线被动悬架悬架动扰度响应曲线主动悬架悬架动扰度响应曲线被动悬架轮胎动载荷响应曲线主动悬架轮胎动载荷响应曲线基于主动悬架的整车七自由度仿真对于加权系数和控制系数，本文中选取：反馈增益K矩阵仿真模型仿真结果车身加速度响应曲线仿真结果右前轮悬架动扰度响应曲线左前轮悬架动扰度响应曲线右后轮悬架动扰度响应曲线左后轮悬架动扰度响应曲线仿真结果右前轮轮胎动载荷响应曲线右后轮轮胎动载荷响应曲线左前轮轮胎动载荷响应曲线左后轮轮胎动载荷响应曲线本课题所做的工作和结果1）建立了被动悬架和主动悬架的1/4车体二自由度动力学模型，建立了简化的整车七自由度主动悬架动力学模型。2）选择最优控制作为本次课题的控制策略部分，并设计了随机线性二次型最优控制器，得到了1/4车体和整车主动悬架的反馈增益。3）利用SIMULINK对所建立的模型进行仿真，并对仿真结果了进行分析，从而得出了随机线性二次型最优控制策略的可行性，并验证了其控制能力和控制效果。
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