全套毕业设计基于PID控制的四分之一主动悬架仿真研究.doc
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编号
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
题目：
基于PID控制的1/4车辆主动
悬架仿真研究
信机系机械工程及自动化专业
学号：
0921045
学生姓名：
张安亮
指导教师：
陈炎冬（职称：
讲师）
（职称：
）
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文）基于PID控制的1/4车辆主动悬架仿真研究是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级：
机械94
学号：
0921045
作者姓名：
2013年5月25日
无锡太湖学院
信机 系 机械工程及自动化 专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目 基于PID控制的1/4车辆主动悬架仿真研究
2、专题
二、课题来源及选题依据
车辆行驶平顺性和操纵稳定性逐渐受到人们的重视，传统的被动悬架已不能满足需要。
因此，研究设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代车辆质量的重要措施。
为使悬架系统能够适应不同道路及速度条件，各种新型电子控制悬架得到了迅速发展，现代控制理论也在车辆悬架控制中得到广泛应用，出现了一系列悬架减振控制技术。
针对悬架系统的非线性特点，研究适宜的悬架控制技术是车辆悬架振动性能改进的关键。
建立1/4车辆主动悬架系统和被动悬架系统力学模型，采用PID控制策略应用于主动悬架，运用Matlab/Simulink软件对1/4车辆主动悬架进行仿真研究，并通过与被动悬架仿真结果对比，以说明运用该控制理论的正确性，且能够较好的改善车辆行驶平顺性和乘坐舒适性以及操作稳定性。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
①了解悬架类型和优缺点及控制技术的发展状况和趋势；
②熟练运用动力学和车辆构造理论建立1/4主动悬架数学模型；
③建立路面激励模型，提出悬架性能的评价标准；
④掌握PID控制的原理、性质以及PID参数整定的性能评价标准；
⑤能够熟练使用MATLAB仿真，针对白噪声、阶跃、正弦三种信号仿真图像，分析控制效果；
⑥掌握仿真结果分析，归纳总结控制策略的优缺点以及可行性与有效性。
四、接受任务学生：
机械94班 姓名张安亮
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师 签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕 签名
系主任 签名
2012年11月12日
摘要
悬架是一个关键组成部分，汽车零部件，从而保证身体或车轮与主机系统之间的弹性接触，并可以传输负载，缓解冲击，振动和调整车身状态的衰减，直接影响到汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。
随着人们对现代汽车乘坐舒适性和行驶安全性的要求愈来愈高，设计一个综合性能良好的悬架，已成为现代汽车研究的一个侧重的课题。
传统的被动悬挂系统弹性构件刚度和阻尼减震元件是不变的，汽车行驶的路况，负载变化和其他因素的影响，因此，必须制定一个被动悬架不同的新的悬挂。
主动悬架是基于现代控制理论和电子技术的发展和开发，与车辆的运行状态，可以自适应地改变其刚度和阻尼参数，具有优良的阻尼性能和操纵稳定性，未来汽车吊框架的一个重要研究方向。
本论文先根据牛顿定理，运用车辆动力学理论，建立了被动悬架和二自由度1/4主动悬架系统的动力学模型。
并建立了路面输入分别为：
白噪声信号、阶跃信号以及正弦信号的路面不平度数学模型。
同时，概述了悬架性能的三个评价指标，即车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷。
并利用软件Matlab/Simulink构建出汽车悬架控制系统仿真模型图，包括路面输入模型，被动悬架模型，PID控制主动悬架模型。
运行仿真模型图即可实现不同路面输入信号的悬架系统的仿真。
最后，对悬架性能评价指标的仿真结果进行分析。
关键词：
主动悬架；MATLAB；建模；PID控制；仿真
Abstract
Suspensionisancomponentoftheimportantassemblyoftheautomobile,itguaranteestocontactwithaflexiblebetweenthewheelsoraxlesandbearingsystem,andcantransferloads、relaximpulsion、reducevibrationandregulatethebodypositionofthevehicleintraffic,andhaveadirectimpactonridecomfortandoperatestability.
Withtheincreasingrequirementofthevehicle'sridecomfortandroadsecurity,thedesignofsuspensionwithgoodperformancehasbecomemoreandmoreimportant.Asatraditionalpassivesuspensionhavingaconstantspringstiffnessanddampercoefficientwhichisnotinterferingwiththeroadsurfaceandtheloadchange,soitisnecessarytodesignanewstylesuspension.Activesuspensionandmoderncontroltheoryanddevelopmentofelectronictechnology,anditsstiffnessanddampingcoefficientscanprosper,toadapttodifferentworkingenvironment,improvevehicleridecomfortandroadholding.Soitissignificanttoresearchanddevelopactivesuspension.
Firstly,accordingtotheNewtontheorem,thepaperusethevehicledynamicstheory,andsetupthedynamicsmodelofthepassivesuspensionandthesecondfreedomactivesuspensionsystembasedon1/4ofthebody.Andtranslatethedifferentialequationsintoaformofexpressionofthestateequations.Andestablishtheroadroughnessmathematicalmodeloftheroadinputsignalforsine,steprandomandwhitenoisesignal,andachievethesimulation.Atthesametime,outlinedthethreeevaluationindexofthesuspensionperformance,suchasthebodyverticalacceleration,therelativelydynamicloadofthewheel,thesuspensiondynamicdeflection.AndbuildthesimulationmodelplansofthecontrolsystemoftheautomobilesuspensionbytheMatlab/Simulinksoftware,includingtheimportablemodeloftheroad,thepassivesuspensionmodel,theactivesuspensionmodelofthePIDcontrol.Andrunthesimulationmodelmaptoachievethesimulationofthedifferentinputsignalofthesuspensioncontrolsystem.Finally,analysisthesimulationresultsoftheevaluationindexofthesuspensionperformance.
Keywords:
Activesuspension;MATLAB;Modeling;PIDcontrol;Simulation
目录
摘要 I
Abstract I
目录 I
I
1绪论 1
1.1悬架系统介绍 1
1.1.1悬架的功能 1
1.1.2悬架的分类 1
1.2主动悬架控制理论研究的目的和意义 1
1.3国内外主动悬架理论研究动态 1
1.3.1国内外主动悬架的理论 1
1.3.2国内外主动悬架的应用 1
1.3.3国内外主动悬架研究趋势 1
1.4本论文主要研究内容 1
2汽车悬架平顺性评价方法 1
2.1汽车平顺性概述 1
2.1.1汽车平顺性的研究发展概况 1
2.2影响汽车平顺性的因素 1
2.2.l路面不平度统计特性的研究 1
2.2.2影
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