半主动空气悬架的非线性特性及控制算法的研究.pdf

分 类 号：
学校代码： 10109

密 级： 公 开



太原科技大学硕士学位论文
（学术型）



学位论文题目： 半主动空气悬架的非线性特性及控制
算法的研究
英 文 题 目： Research on Characteristics and
Control Algorithms of the Semi-active
Air Suspension Based on Nonlinear
Vibration Model


研究生姓名： 秦维新
导师姓名及职称： 范英 副教授
培 养 单 位： 交通与物流学院
学 科 专 业： 交通信息工程及控制
论 文 提 交 日 期 ： 2018 年 4 月
论 文 答 辩 日 期 ： 2018 年 6 月 8 日
答辩委员会主席： 方明烨 教授
论文独创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在导师指导下，
独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢
的地方外，论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写
的研究成果。对本研究所做的任何贡献的个人或集体均已
在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法
律责任由本人承担。

论文作者签名： 日期：
中文摘要
中 文 摘 要

在分析空气弹簧刚度特性的基础上，推导出空气弹簧垂向刚度数学模型。建立了阻
尼可调半主动空气悬架模型，1/4 车空气悬架模型相较全车空气悬架模型，参数相对有
所简化，选取为实验模型对平顺性展开研究。由路面不平度导出路面随机激励模型，通
过仿真与标准 ISO 值做对比，验证其准确性，建立了 A、B、C 级路面仿真模型，并给
出了空气悬架性能评价指标。针对系统的非线性特性强的特点，同时兼顾平顺性和操纵
稳定性，选取理想的混合天地棚控制器作为参考跟踪模型，实验仿真分析了理想混合天
地棚控制器作为参考模型的优越性。设计滑模变结构控制器，以弥补传统控制理论处理
非线性问题时的不足。运用广义误差方程控制滑动模态，由二阶闭环系统的动态性能确
定切换面参数，选择趋近律削减抖振现象并推导出实时等效控制力有效跟踪混合天地棚
参考模型。为了进一步削减高频抖振现象，优化悬架性能，提出将模糊控制器与滑膜控
制理论结合起来用以控制优化趋近率参数 ε 。
通过仿真实验验证模糊滑模控制算法，并与传统的 SMC 算法和被动空气悬架进行
对比分析。仿真结果表明，模糊滑膜控制器能有效跟踪参考模型，同时改善悬架的操纵
稳定性和舒适性，并表现出良好的鲁棒性。

关键词：半主动空气悬架；混合天地棚控制；滑模变结构控制；模糊滑模控制；平
顺性分析。

III
Abstract
Abstract