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基于模糊PID的磁流变减振控制系统的设计与实现
摘 要
由于传统被动式悬架不能适应复杂的道路状况和不断变化的行驶工况,因此开发一种能够根据路面激励和车辆运行状态的变化、实时调节其阻尼特性,从而使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性达到最佳状态的智能减振器势在必行。磁流变减振器作为一种新型的,智能的减振系统,由于其可调阻尼力大、功率消耗低、体积小、动态范围广等特点, 已经成为国内外研究的热门课题,本文重点研究基于模糊PID的磁流变减振控制系统的设计与实现。
本文首先介绍了磁流变减振器的工作原理和力学模型分析,并依据被动式悬架的1/4车辆模型,建立其数学模型。通过Matlab/Simulink仿真和分析,总结归纳出针对特定路面激励输入下,被动悬架最好的阻尼匹配特性,从而为优化磁流变减振器的控制策略提供一定的理论依据和参考。
其次,基于当前磁流变减振器的控制策略的优劣性和复杂性,同时考虑到控制系统的鲁棒性和稳定性,本文通过Simulink仿真,结合实验测试的相关数据,采用模糊PID控制策略。通过仿真分析,对比不同控制策略下的控制效果,总结归纳出磁流变减振器的模糊控制规律,以期达到良好的控制减振的目的。
第三,加速度传感器作为控制器系统设计的关键,详细介绍了加速度传感器的类型和安装,有利于进行控制器的实车道路试验。同时考虑到控制策略的复杂性及控制器的控制精度,采用TMS320F2812作为控制系统的主控制器,详细介绍了系统各个硬件模块电路的设计和软件的设计流程。
最后,依据减振器试验平台和试验方案进行磁流变减振器的台架试验,并对试验结果进行分析,实验结果表明磁流变减的振控制器的设计是正确的和可行的,能够实现对磁流变减振器的阻尼力的实时调节。
关键词:磁流变减振器,Matlab/Simulink仿真,模糊PIDabstract
Due to the traditional suspension system can’t adapt the complex road situation and the constantly changing driving situation. So develop an intelligent damper is imperative, which can adjust its damping characteristic in real time to ensure the handling stability and the riding comfort of vehicles to reach the optimum state,according to varying road encourage and driving situation. Magnetorheological(MR) Damper, as a new style, intelligent suspension system has become a research hotspot at home and abroad. Because of its merits, such as the large range of adjustable damping force, low power consumption, small volume, wide dynamic range and so on. The emphasis study of this paper is to design and realize the intelligent controller system of MR damper based on Fuzzy-PID control strategy.
Firstly, this paper introduces the operating principle and mechanical model analysis of MR damper. Base on the 1/4 vehicle model of the passive suspension, this paper builds its mathematical model. Using the Matlab/Simulink to simulate and analyze, summarize and sum up the best match damping characteristics based on the passive suspension model, in allusion to a certain road surface input. Thus, these analyses would be helpfu
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