基于GA的半主动悬架模糊神经网络控制研究

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悬架系统作为汽车重要的总成,具有缓冲道路冲击以及减弱道路不平引起的车身振动的作用,对汽车的行驶平顺性有着特别重要的影响。传统的被动悬架结构简单,价格低廉,可靠性好,但其参数固定不变,不能根据实际路况作出相应地调整,减振性能有限;主动悬架因加装了作动器,能适时根据路况调整悬架参数,使悬架始终处于最佳减振状态,性能卓越,但其也存在结构复杂,能源消耗大等不足;而介于二者之间的半主动悬架,通过调节刚度系数和阻尼系数的方法来控制悬架,其性能与主动悬架接近,但其结构相对简单,能耗也较小,已经成为汽车工程领域研究的热点。本文选取半主动悬架为研究对象,并与控制策略研究相结合,达到改善半主动悬架减振性能,提高汽车行驶平顺性的目的。因此,本文研究的主要工作在于两个方面,一是半主动悬架系统模型地建立,二是半主动悬架控制策略地设计。在半主动悬架系统模型的建立方面,本文首先分析车辆振动的机理,明确随机路面不平度是车辆振动的主要原因,并采用功率谱密度建立了该道路模型。其次对几种常用的悬架模型进行建模,推导归纳出悬架模型的简化条件;之后,运用悬架模型简化条件,将福特Granada汽车整车悬架模型简化为二自由度1/4车悬架模型,并在ADAMS软件里建立半主动悬架动力学模型。最后仿真建立汽车平顺性评价指标的幅频特性曲线,对比分析平顺性评价指标间的相互关系。在半主动悬架控制策略的设计方面,本文首先结合模糊控制方法和神经网络控制方法的不同特征,阐述模糊控制和神经网络控制相结合的优势,并针对半主动悬架设计模糊神经网络控制器。之后,为了进一步提高控制效果,对模糊神经网络控制器作进一步研究分析,针对BP学习算法的不足,设计将BP学习算法与GA算法相结合的基于GA的半主动悬架模糊神经网络控制器。最后,构建ADAMS和MATLAB联合仿真平台,建立半主动悬架动力学模型与控制策略的联合仿真模型,并通过联合仿真验证了本文设计的模糊神经网络控制器和基于GA的模糊神经网络控制器对于提高半主动悬架的减振性能,改善汽车行驶平顺性是有效的。
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