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摘 要

悬架系统是保证汽车的操纵稳定性和驾驶舒适性的重要机械结构。传统的被动悬架系统设计参数一旦优化确定后就无法动态改变，难以保证具有良好的适应性。由弹性元件和阻尼可调减振器组成的半主动悬架具有阻尼大、功率消耗低等优点。故而随着不断的发展，半主动悬架成为汽车技术中的研究热点之一，实际应用也越来越多。

本文在参考并且分析了己有研究成果的基础上，以汽车半主动悬架系统为研究对象，建立了的四自由度1/2汽车半主动悬架的数学模型。同时，考虑到路面扰动输入对悬架控制的重要影响，建立积分白噪声形式的路面不平度数学模型。在此基础上，成功地建立了半主动悬架的PID控制系统，并最后对系统进行了基于MATLAB/Simulink平台上的仿真。最后通过仿真验证了设计模型的正确，同时得出了结论：采用PID控制方法的半主动悬架，在不同激励的作用下，都能够较好的改善汽车的平顺性以及行驶舒适性。

关键词：半主动悬架，PID控制，Matlab/Simulink仿真

The frequency response of suspension system analysis and the semi-active control

Abstract

Suspension is the important part of vehicle which can guarantee ride comfort and handling steadiness. It is very difficult for the traditional passive suspension whose parameters have been fixed by optimization to adjust them to improve on the ride comfort. Semi-active suspension, composed of controllable spring and damper element, consumes little energy and has compared large damp. So with ceaseless development, it has become a hot topic in the research field of vehicles and launched much into practical area.

Based on consulting and analyzing the existing documents, in the semi-active suspension system as the research object and builds the four freedoms 1/2 suspension model. Considering the influence of the input disturbance, a mathematical description of road surface irregularity is established，which is the model of integral white noise. On the basis of the above study, the text builds the PID controls semi-active suspension system and uses MATLAB/Simulink to set up the simulation system. After simulation, the design is verified by the simulation model is correctly. At the same time, the text can make followed conclusion: semi-active suspension, using PID controller system can improve ride comfort and handling steadiness of vehicle under kinds of inputs.

Key words: Semi-active suspension; PID control; MATLAB/Simulink simulation

目 录

摘要.................................................................................................................................I

Abstract II

第一章 绪论

1.1悬架发展的背景

1.2课题研究的意义

1.3 悬架在国内外的研究现状

1.3.1悬架的产生

1.3.2半主动悬架在国外的研究

1.3.3半主动悬架在国内的研究

1.4论文主要的研究工作

1.5 本章小结

第二章 半主动悬架系统的分析和建模

2.1 1/2汽车四自由度悬架模型

2.2 路面输入模型

2.3 平顺性的评价方法

第三章 半主动悬架系统的PID控制

3.1 PID控制概述

3.2 PID控制参数整定

3.3 半主动悬架PID控制设计

4.1 计算机仿真概述

4.2 MATLAB/Simulink简介

4.3 PID控制模型及半主动悬架系统仿真参数的取值

4.4半主动悬架系统仿真结构图

4.5 仿真分析以及结果

4.5.1 半主动悬架仿真分析

4.5.2前后轮均为白噪声的车身加速度的仿真结果

4.5.3车身加速度仿真结果的分析

4.5.4前后轮均为白噪声的俯仰加速度仿真机结果分析:

4.5.5 俯仰加速度仿真结果的分析

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

第一章 绪论

1.1悬架发展的背景

随着世界汽车工业的不断发展壮大，汽车工业在世界经济发展中的地位越来越突出，逐渐成为各主要汽车生产国的支柱产业，并对世界经济的发展和社会的进步产生巨大的作用和深远的影响。为了适应对汽车日趋严格的关于节能、排放和安全的法规要求，并满足人们对于汽车安全性、舒适性、便利性的要求。汽车舒适性就是保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定舒适度的性能，对于载货汽车还包括保持货物完好的性能。由于舒适性主要是根据乘坐者的舒适度来评价，所以它有时又称为乘坐舒适性。它是现代高速、高效率汽车的一个主要性能。

悬架系统是汽车的一个重要组成部分。汽车的悬架装置是指连接车身(车架)和车轮(车桥)之间的全部零件和部件的总称，主要由弹簧(如板簧、螺旋弹簧扭杆等)、减振器和导向机构三部分组成。它能缓冲和吸收来自车轮的振动，传递车轮与路面的驱动力和制动力，还能在汽车转向时承受来自车身的侧倾力，在汽车起动和制动时抑制车身的俯仰和点头。悬架系统是提高车辆舒适性(乘坐舒适性)和安全性(操作稳定性)、减少动载荷引起零部件损坏的关键。一个好的悬架系统不仅要能改善汽车的舒适性，同时也要保证汽车的安全性，而提高汽车的舒适性必须限制汽车车身的加速度，这就需要悬架有足够的变形吸收来自路面的作用力:然而，为了保证汽车的安全性，悬架的变形又必须限制在一个很小的范围内。为了改善悬架性能必须协调舒适性和操纵稳定性之间的矛盾，而这个矛盾只有通过采用折衷的控制策略才能合理解决。因此，研究汽车振动、设计新型悬架系统、将振动控制到最低水平是提高现代汽车质量的重要措施。悬架技术研究是改善车辆整体性能的基础课题之一。

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