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(pán)集成控制是近些年來(lái)汽車工程技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，其內(nèi)涵正隨著現(xiàn)代控制理論、微型計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)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(jìn)技術(shù)的發(fā)展而不斷豐富，并將成為汽車底盤(pán)控制的一種必然趨勢(shì)。懸架和轉(zhuǎn)向是汽車底盤(pán)兩個(gè)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(dòng)力學(xué)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(dòng)懸架(SAS)與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)以簡(jiǎn)單形式的疊加對(duì)汽車進(jìn)行單獨(dú)

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(duì)懸架與轉(zhuǎn)向進(jìn)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(guān)系，建立半主動(dòng)懸架與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向集成控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性，運(yùn)用PID控制和模糊控制理論，對(duì)SAS與EPS的集成控制系統(tǒng)進(jìn)行一定理論和試驗(yàn)探索性研究。首先，從汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)汽車在轉(zhuǎn)向工況下進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)分析，分析半主動(dòng)懸架和EPS系統(tǒng)對(duì)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(dòng)力學(xué)控制模型，很好地反應(yīng)了汽車在此工況下的側(cè)傾、俯仰、橫擺和垂直運(yùn)動(dòng)，在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，并運(yùn)用Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性判定，且進(jìn)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(duì)穩(wěn)定性的影響。其次，提出一種模糊PID集成控制策略，構(gòu)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(duì)集成控制系統(tǒng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)向盤(pán)角階

4、躍和角脈沖輸入的仿真。仿真結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的集成控制系統(tǒng)與單獨(dú)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(jìn)一步的改善，優(yōu)化汽車在行駛過(guò)程中的整車動(dòng)態(tài)性能。最后，基于EasyARM2131開(kāi)發(fā)板平臺(tái)，進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，開(kāi)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(yàn)的角度驗(yàn)證理論和仿真分析的正確性，以某微型轎車為試驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行以下實(shí)車道路試驗(yàn)：隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)、脈沖輸入行