車輛SAS與EPS集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及模糊PID控制研究.pdf

1、汽車底盤集成控制是近些年來汽車工程技術領域的一個新的研究熱點，其內(nèi)涵正隨著現(xiàn)代控制理論、微型計算機及計算機仿真、現(xiàn)代電子、車輛線控、新型傳感器及其信息融合等先進技術的發(fā)展而不斷豐富，并將成為汽車底盤控制的一種必然趨勢。懸架和轉(zhuǎn)向是汽車底盤兩個重要子系統(tǒng)，影響著汽車行駛平順性、安全性、操縱穩(wěn)定性等動力學性能，并且它們之間存在著一定的耦合作用，彼此間相互影響。然而半主動懸架(SAS)與電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)以簡單形式的疊加對汽車進行單獨

2、控制，不能消除它們之間耦合的影響，難以提高整車綜合性能，因此需要對懸架與轉(zhuǎn)向進行集成控制。 本文分析了懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的耦合關系，建立半主動懸架與電動助力轉(zhuǎn)向集成控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，分析集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性，運用PID控制和模糊控制理論，對SAS與EPS的集成控制系統(tǒng)進行一定理論和試驗探索性研究。首先，從汽車系統(tǒng)動力學的角度對汽車在轉(zhuǎn)向工況下進行受力和運動分析，分析半主動懸架和EPS系統(tǒng)對車身姿態(tài)的影響，建立包括懸架、轉(zhuǎn)向、輪胎和

3、路面輸入在內(nèi)的整車集成動力學控制模型，很好地反應了汽車在此工況下的側(cè)傾、俯仰、橫擺和垂直運動，在此基礎上，推導系統(tǒng)的狀態(tài)方程，并運用Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性判定，且進一步地分析汽車總質(zhì)量、懸架剛度、橫向穩(wěn)定桿剛度、輪胎剛度及輪胎側(cè)偏剛度變化對穩(wěn)定性的影響。其次，提出一種模糊PID集成控制策略，構建SAS與EPS模糊PID集成控制系統(tǒng)，并在Matlab7.0/Simulink6.0環(huán)境中，對集成控制系統(tǒng)進行了轉(zhuǎn)向盤角階

4、躍和角脈沖輸入的仿真。仿真結(jié)果表明：所設計的集成控制系統(tǒng)與單獨控制系統(tǒng)相比，汽車的操縱穩(wěn)定性、平順性、行駛安全性等性能均得到了進一步的改善，優(yōu)化汽車在行駛過程中的整車動態(tài)性能。最后，基于EasyARM2131開發(fā)板平臺，進行軟硬件設計，開發(fā)以LPC2131為微處理器的SAS與EPS集成系統(tǒng)的電子控制單元。為了從試驗的角度驗證理論和仿真分析的正確性，以某微型轎車為試驗平臺，設計試驗系統(tǒng)，并進行以下實車道路試驗：隨機輸入行駛試驗、脈沖輸入行