基于MATLAB的汽车悬架系统设计

摘    要

    

汽车悬架是车轮与车身之间的连接部分，悬架系统设计的好坏直接影响汽车行驶的平顺性。本论文即在MATLAB下对汽车悬架进行仿真研究。

首先，建立汽车悬架的简易模型，其次，根据模型特点设计出在线地改变参数的PID控制器，从而满足了行驶的平顺性。再次，对汽车悬架系统进行频率分析知悬架系统的稳定裕度很差，为此加入了串联超前校正。最后，在GUI下设计了汽车悬架动画仿真系统，可以直观清晰地看到加入控制器时调节时间和超调量都要比自然状态下小的多。

 

关键词  平顺性   PID控制器  稳定裕度  动画

 

目    录

 

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章  引言 1

    1.1  汽车悬架研究目的及工程应用价值 1

    1.2  主要研究内容 2

    1.3  仿真概述 2

第2章  汽车悬架数学模型建立 4

    2.1  控制系统建模概述 4

    2.2  汽车悬架模型建立 4

第3章  汽车悬架控制器设计 8

3.1  PID控制器概述 8

        3.1.1  连续系统离散化方法 8

        3.1.2  PID算法的基本原理 8

    3.2  汽车悬架PID控制器设计 11

        3.2.1  设计方案一 11

        3.2.1  设计方案二 13

第4章  频率分析及状态反馈控制器 15

4.1  系统频率分析的内容 15

    4.2  系统串联超前校正的原理 17

        4.2.1  超前校正装置的特性 17

        4.2.2  串联超前校正函数 19

4.3  汽车悬架系统频率分析及校正 21

4.4  状态反馈控制设计原理 23

        4.4.1  系统的能控性和能观测性分析 23

        4.4.2  状态反馈和状态观测器的设计 24

4.4.3  带状态观测器的状态反馈系统 26

4.5  汽车悬架状态反馈控制器设计 27

第5章  汽车悬架系统动画设计 29

5.1  GUI动画设计概论 29

    5.2  汽车悬架仿真系统动画设计 32

        5.2.1  汽车悬架仿真系统界面设计 32

        5.2.2  汽车悬架动画设计 32

结论 35

致谢 36

参考文献 37

附录  汽车悬架动画仿真源程序 38