黃超群

摘 要：文章以車身垂向振動速度、車身垂向振動加速度、懸架動行程和輪胎動位移為輸入項(xiàng)目，主動懸架所產(chǎn)生的阻尼力F作為輸出量，即設(shè)計一個包含4個輸入項(xiàng)目和1個輸出量的半主動SRIM模糊控制模型，并進(jìn)行了凸起路面和隨機(jī)路面下的仿真分析，計算結(jié)果顯示該控制方法相對于半主動懸架經(jīng)典控制方法有著更好的控制效果。

關(guān)鍵詞：單一輸入規(guī)則群;模糊控制;半主動懸架

中圖分類號：U463.33 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）03-145-03

前言

懸架控制系統(tǒng)對汽車的操作性、穩(wěn)定性有著重要的作用。懸架系統(tǒng)的控制方法也多種多樣，目前，開發(fā)更實(shí)用、可靠和經(jīng)濟(jì)的控制策略是研究熱點(diǎn)。[1-4]

本文采用了單一輸入規(guī)則群（SIRMs）模糊控制方法，建立了相關(guān)的半主動懸架控制模型，并進(jìn)行了凸起路面和隨機(jī)路面下的仿真計算，與經(jīng)典模糊控制策略結(jié)果對比，結(jié)果顯示基于SIRMs模糊控制算法具有更好的控制效果。

1 單一輸入規(guī)則群模糊控制原理

單一輸入規(guī)則群模糊控制原理是將一個多維問題進(jìn)行簡化處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€一維問題，使每個輸入項(xiàng)目都對應(yīng)一個SIRM控制器和一個重要度。

在經(jīng)典模糊策略中，默認(rèn)為每一個輸入項(xiàng)目對系統(tǒng)性能的影響程度是相等的，不存在強(qiáng)弱之分。實(shí)際上，不同的輸入項(xiàng)目對系統(tǒng)性能的影響是不同的，因此，給每個輸入項(xiàng)目定義一個重要度是由必須的，輸入項(xiàng)目對輸出的影響較大的其重要度較大的。

因此，根據(jù)SIRM計算規(guī)則和輸入項(xiàng)目的重要度的大小，可得到SIRMs模糊控制模型的總輸出ya，其表達(dá)式如下：

式中wi為第i個輸入項(xiàng)目的重要度，yi：第i個輸入項(xiàng)目經(jīng)過SIRM控制器后得到的輸出。

當(dāng)每個SIRM計算規(guī)則確定后，通過調(diào)節(jié)重要度的大小就能獲得較理想的輸出，提高系統(tǒng)的性能。

2 SIRMs模糊控制模型建立

2.1 輸入項(xiàng)目

對于汽車而言，汽車半主動懸架控制系統(tǒng)的主要目標(biāo)是對車身垂向振動進(jìn)行有效控制以便提高汽車的安全與平順性。對車身垂向振動有著較為明顯影響的4個因素是車身垂向振動速度、車身垂向振動加速度、懸架動行程和輪胎動位移。因此，選取它們?yōu)镾IRM控制器的4個輸入項(xiàng)目，將主動懸架所產(chǎn)生的阻尼力F作為輸出量，即設(shè)計一個包含4個輸入項(xiàng)目和1個輸出量的SRIM模糊控制模型。

2.2 重要度

車身垂振動速度、車身垂向振動加速度、懸架動行程和輪胎動位移對車身垂向振動的影響程度是不一樣的，其中車身垂向振動加速度對車身垂向振動影響最大，其次是身垂振動速度，最后是輪胎動位移。本文參考在文獻(xiàn)[5]中重要度大小，具體數(shù)值見表1所示。

2.3 半主動懸架的SIRMs控制器

將4個輸入項(xiàng)目x1車身垂向振動加速度x2車身垂振動速度x3懸架動撓度和x4輪胎動位移分別經(jīng)過各自SIRM控制器獲得對應(yīng)的輸出量F1、F2、F3、F4，最后把F1、F2、F3、F4與相應(yīng)的重要度代入到計算式（1）中，即可得到半主動懸架減振器的可變阻尼力F。見圖1所示。

3 計算仿真

3.1 凸起路面仿真結(jié)果分析

在車輛空載情況下，車輛以10m/s的速度通過凸起路面，得到的車身加速度、懸架動行程和輪胎動位移曲線見圖1、圖2和圖3。

從圖2-圖4可以看出，SIRMs模糊控制算法比經(jīng)典模糊控制算法有更好的控制效果。

3.2 隨機(jī)路面仿真結(jié)果分析

在B級隨機(jī)路面，車速為40km/h工況下進(jìn)行仿真分析，得到三個平順性評價指標(biāo)的時域響應(yīng)結(jié)果見表2。

從表2中可以看出SIRMs模糊控制算法相對于經(jīng)典模糊控制算法，其在車身加速度、懸架位移、輪胎動位移的數(shù)值都要低，特別是在降低車身加速度方面，可見其減振效果強(qiáng)于經(jīng)典模糊控制算法。

4 結(jié)論

本文建立了半主動懸架的單一輸入規(guī)則群模糊控制模型，設(shè)定了4個輸入項(xiàng)目、輸入項(xiàng)目的重要度和一個輸出項(xiàng)，并與經(jīng)典模糊控制算法進(jìn)行了計算仿真結(jié)果對比，結(jié)果顯示SIRMs模糊控制算法具有更好的控制效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 寇發(fā)榮，李陽康，陳晨，孫凱，楊慧杰.電磁主動懸架作動器穩(wěn)定性分析及特性試驗(yàn)[J].制造業(yè)自動化，2019，41（09）：129-134.

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[3] 龐輝，劉凡，王延.某越野汽車磁流變半主動懸架變論域模糊控制[J].振動.測試與診斷，2019，39（02）：311-319+443-444.

[4] 周軍超，唐飛，胡光忠.基于全尺寸模型的半主動懸架車輛平順性研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，38（06）：122-126.

[5] 楊蔚華.半主動懸架電動輪汽車的動力學(xué)特性與振動控制研究[D].武漢科技大學(xué)，2015.