基于磁流变减振器的半主动悬架设计与控制器研究

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悬架是现在车辆中最重要的联接部分,其性能优劣直接影响乘客的舒适性和安全性。而在半主动悬架中,磁流变减震器因价格低廉,制造工艺相对简单,减振效果较好等优点,具有广阔的应用前景。本文主要的研究目的是对油气悬架进行多目标不确定性优化,并针对磁流变半主动悬架,提出有效的控制策略,为工程应用提供参考。本文在了解磁流变减振器工作原理、特点以及国内外研究现状的基础上,建立了七自由度整车模型,并添加了磁流变减振器的模块,并利用SIMULINK仿真软件建立了综合仿真模型。矿用车行驶路况十分恶劣,载重货物质量变化大。由于货物的装载方式的变化,矿用车质心位置和簧载质量会发生变化。虽然这些不确定变量在单个考虑下数值较小,但耦合在一起的话,可能会使目标函数造成较大的偏差。因此考虑整车参数的不确定性影响对悬架的优化设计有重要的理论和实际意义。本文建立了模型的高维近似模型,并验证了近似模型的精度。考虑簧上质量以及质心的位置不确定因素,提出将NSGA-II和IP-GA结合起来求解悬架双层嵌套优化问题.利用基于Pareto概念的多目标优化遗传算法,进行区间不确定性优化。同时考虑了11个目标,包括整车质心加速度值,车身俯仰角值,车身侧倾角值,前左悬架动扰度,前右悬架度,后左悬架度,后右悬架度,前左车轮动载荷,前右车轮动载荷,后左车轮动载荷,后右车轮动载荷.相比于单目标和两个目标,它可以为设计者提供更多的选择。针对磁流变减振器的工作特性,利用了分目标的控制思路。分别介绍了PID控制、模糊控制、模糊PID控制、神经模糊控制的原理,并分别将控制前后的车身质心加速度、侧倾角、俯仰角、前左车轮动载荷和前左悬架动扰度进行对比。仿真结果表明,四种控制策略都是有效的。并都可以不同程度的改善目标的性能。其中模糊PID控制和神经模糊控制的衰减效果更加明显,极大的提高了乘坐的舒适性和驾驶的安全性。
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