f于ADAMS和MATLAB的主动悬架控制联合仿真研究

万方数据

１８４辽宁工业大学学报（自然科学版）第３０卷

和动力学分析，研究“虚拟样机”可供选择的多种设计方案。本文使用ＡＤＡＭＳ软件建立１／４汽车悬架简化模型时做如下假设１４Ｊ：

（１）所有零部件都认为是刚体，各运动副均为刚性连接，各运动副内摩擦力、内部间隙忽略不计；

（２）假象一构件模拟地面不平引起的激励，它与轮胎直接接触，与地面之间通过移动副相连，可上下垂直运动；

（３）簧载质量和非簧载质量相对于地面只能做上下垂直运动。

图１１／４汽车主动悬架模型

在ＡＤ√～ＭＳ，Ⅵｅｗ中建立悬架的简化模型如图ｌ所示，并在ＡＤＡＭＳ中定义输入输出变量，这是与ＭＡｌ［．ＬＡＢ设计的控制系统进行数据传递的接口。在ＡＤＡＭＳ中定义输入变量为施加在车身上的控制力Ｕ，输出变量为车身加速度ｃｈａｓｓｉｓ＿ａｃｃ、车轮加速度ｗｈｅｅｌ＿ａｃｃ、悬架动挠度ｓｕｓ＿ｄｅｆ和轮胎的动载荷ｗｈｅｅｌ＿ｄｅｆ．通过ＡＤＡＭＳ／Ｃｏｎｔｒｏｌ模块生成必须的中间文件。

２求解悬架最优控制规律

主动悬架最优控制的根本问题是要找出主动控制力的控制规律。在图２所示的是在主动悬架二自由度数学模型的基础上，建立系统的数学模型如下：

悬架系统振动微分方程：

，，１２Ｚ２（ｆ）＝Ｕ（ｆ）一Ｋ２【Ｚ２０）一Ｚ１０）】（１）

惕ｚ（ｔ）＝一ｕ（ｔ）＋Ｋ２［Ｚ２（ｔ）一ＺｉＯ）卜（２）

Ｋ。［ｚ。（ｆ）一ｚ０（ｆ）】

其中，％表示车轮质量；鸭表示车身质量：Ｋ表示轮胎刚度；墨表示悬架刚度；Ｕ（ｆ）表示悬架阻尼控制力。

控制系统状态方程：

Ｘ（ｆ）＝ＡＸ（ｆ）＋ＢＵ（ｆ）＋，Ⅳ（ｆ）（３）ｘ（ｆ）＝【ｚ２（ｆ）ＺＩ（ｆ）ｚ２（ｆ）ｚＩ（ｆ）Ｚｏ（ｔ）】Ｔ（４）

图２主动悬架二自由度数学模型

通过ＡＤＡＭＳ与ＭＡＴＬＡＢ之间的数据接口提出控制目标和加权系数，再应用线性最优控制求解所设目标下的最优控制规律。在车辆主动悬架控制设计中，主要的性能指标通常是：

（１）代表乘坐舒适性的车身加速度：

（２）影响车身姿态且与结构设计和布置有关的悬架动行程：

（３）代表轮胎接地性的轮胎动载荷。这里车身加速度的大小同时也意味着作动器输出力的大小，因此，ＬＱＧ控制器设计中的目标性能指数．，即为车身加速度、悬架动行程和轮胎动态位移的加权平方和的积分值，表示如下：

１一．

，２舰手上…Ｚｌ（‘）一Ｚｏ（‘）】２＋㈣

ｑ：【Ｚ２（ｆ）一ＺＩ（ｆ）】。＋ｐ乏２（ｆ））出

将式（５）改写成矩阵形式：

Ｊ＝ｒｒｉ．＋ｍ。二下ｆ（ｘＴＱＸ＋ＵＴＲＵ＋２ＸＴＮＵ）ｄｔ（６）最优控制力为：

Ｕ（ｆ）＝一麟（７）式（７）中，Ｋ为最优反馈增益矩阵。通过解Ｒｉｃｃａｔｉ方程得到

ＰＡ＋ＡＴＰ＋ＰＢＲ一１ＢＴＰ—ａ＝０（８）式（８）中，Ｐ是Ｒｉｃｃａｔｉ方程的解。

Ｋ＝Ｒ—ＢＴＰ（９）在ＭＡＴＬＡＢ中调用函数【Ｋ］＝ＬＱＲ（Ａ，Ｂ，Ｑ，Ｒ，Ｎ），即可求得最优主动悬架增益五

根据表１给出的仿真输入参数，求得的最优反

馈增益Ｋ为：万方数据

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