基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真.pdf

第27卷第1期东北大学学报（自然科学版）Vol.27，No.1
2006年1月JournalofNortheasternuniversity（NaturalScience）Jan.2006
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文章编号：1005-3026（2006）01-0072-04

基于ADAMS机械模型的车辆
主动悬架控制策略与仿真

杨英1，刘刚2，赵广耀1

（1.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004；2.沈阳航空工业学院，辽宁沈阳110334）

摘要：利用ADAMS软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型，在机械模型的基础上
生成车辆主动悬架系统的动力学方程，该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题·使机械设计
和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型，机械系统设计和控制系统设计协调一致·采用自适
应模糊PID控制策略对悬架控制，实现了PID控制过程中参数的在线自整定，从而使系统的控制
性能更加完善·利用ADAMS的Controls模块实现了ADAMS与MATLAB的联合仿真，仿真结果
表明，采用自适应模糊PID控制策略是合理的、可行的，与被动悬架控制相比有效地降低了车身加
速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷，提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性·
关键词：机械模型；主动悬架；ADAMS；控制策略；模糊控制
中图分类号：u270文献标识码：A

由于主动悬架能主动及时地调整和产生所需
主动悬架系统机械模型的建立
悬架控制力，使悬架处于最优的减振状态，可以1
大幅度改善车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性，因1.1车辆模型的简化
此主动悬架的研究一直是汽车领域研究的热点问ADAMS是使用范围最广的机械系统动力学
题·目前对车辆主动悬架控制策略的研究都是建分析软件，ADAMS／View解题程序模块提供了一
立在悬架系统数学模型基础之上［1!3］·精确数学个直接面向用户的基本操作对话环境和虚拟样机
模型不易建立，且由于机械设计师和控制工程师分析的前处理功能·在汽车主动悬架系统设计中，
使用不同的软件对同一车辆模型进行重复建模，利用ADAMS／View模块的基本形体建模工具
一旦出现问题，机械系统和控制系统都要重新设库，根据汽车结构特性建立四分之一车体模型，通
计·如果主动悬架控制策略的研究建立在车辆悬过各种约束限制构件之间的相对运动，定义施加
架机械模型基础上，那么机械系统和控制系统设的载荷，建立虚拟的实验台，最后进行仿真·
计能够协调一致，并且可以设计复杂的模型，包括使用ADAMS软件建立四分之一汽车悬架运
动学机械模型时做如下假设：
非线性模型和非刚性模型·ADAMAS使其成为可
能·本文利用ADAMS软件建立了四分之一汽车（1）所有零部件都认为是刚体，各运动副均
主动悬架的机械模型，在机械模型的基础上生成为刚性连接，各运动副内摩擦力、内部间隙忽略不
车辆主动悬架系统的动力学方程·将PID控制和计；
模糊控制结合起来，在线自适应调整PID控制的（2）为模拟地面不平引起的激励，假想一构
有关参数，提高控制系统的实时性、鲁棒性·在时件，它与轮胎直接接触，与地面之间通过移动副相
域内对该主动悬架系统进行了控制仿真分析，得连，可上下垂直运动；
出采用模糊PID控制策略是合理的、可行的·它（3）簧载质量、非簧载质量相对于地面只能
和被动悬架相比有效地降低了车身加速度、悬架做上下垂直运动·
动挠度和轮胎的相对动载荷，提高了汽车的乘坐1.2在ADAMS／View中建立1／4车体机械模型
舒适性和操纵稳定性·（1）首先启动ADAMS／View·命名悬架模型

收稿日期：2005-03-10
基金项目：国家自然科学基金资助项目（10402008）·
作者简介：杨英（1962-），女，辽宁台安人，东北大学副教授·
第1期杨英等：基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真73

文件；修正系数，，保持不变，初始整定参
@p@i@dPID
（）创建簧载质量部件，并设置参数；数，，，保持不变，，，的值随
2K/pK/iK/dKpKiKduf
（3）在各部件间添加约束；的值的变化而变化［2，3］·
（）添加驱动；
42.2主动悬架自适应模糊PID控制器的设计
（）定义输入、输出变量，它表示在
5ADAMS（1）论域、模糊子集的选取
仿真的每一步，输入变量的值都将由控制应用软
由于采用模糊控制是为了调整PID参数，所
件的输入值来代替；
以悬架系统的控制模式仍按PID控制构建，本文
（）导出模块这些文件将在联合仿真过程
6·选取实际悬架模型的簧载质量的速度与设定值0
中使用·车辆／主动悬架系统机械模型如图之间的差，即'，和实际悬架模型的簧载