多行驶工况下客车ECAS控制策略研究

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悬架是车辆系统中的关键部件,它起到传递和衰减路面振动的作用,在改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性方面占据关键的角色。随着人们对乘坐舒适性要求的提高,空气悬架迅速发展起来。传统的空气悬架采用机械高度阀,即通过高度阀的开启调节空气弹簧气囊的充放气,响应速度较慢,响应精度较低。随着传感器技术和主动控制技术的发展,电子控制系统逐渐取代传统的机械控制系统,大大提高了操作精度和反应灵敏度。   在电子控制空气悬架(Electric Controlled Air Suspension,ECAS)的研究领域中,控制策略的研究一直都是一个热点。本文根据悬架系统的结构复杂性、实时变化性,结合模糊控制不依赖系统精确模型的特点,设计模糊控制器对空气悬架进行控制,旨在提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。   首先,进行空气弹簧充放气研究,得到了空气弹簧刚度、高度与电磁阀开闭时间的相互关系,并且拟合空气弹簧刚度、高度与充、放气时间的关系曲线,为空气悬架控制系统的设计提供依据。   其次,根据牛顿力学原理和状态空间理论,建立空气悬架二自由度1/4车辆模型和八自由度整车模型。通过实车试验结果与仿真结果的对比,验证模型的正确性,为后面悬架控制系统的设计建立基础。   再次,设计空气悬架控制系统,对于八自由度整车模型,分别建立直线行驶、转向行驶、加速/制动行驶三种典型工况下的模糊控制策略,并在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真。仿真结果表明这些控制策略能够有效的改善车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性。   最后,在所搭建的1/4车辆空气悬架实验台上进行试验,试验结果表明施加模糊控制以后,车身质心处垂直方向振动加速度值得到了明显降低,乘坐舒适性得到提高。
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