基于麦弗逊悬架的1/4 汽车模型建模及其控制研究

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2018.06.010

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2018, Vol. 46 ›› Issue (6): 73-80.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.06.010

基于麦弗逊悬架的1/4 汽车模型建模及其控制研究

上官文斌谢忠开秦武朱柏霖 Subhash Ｒakheja

华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州 510640

收稿日期:2017-12-25 修回日期:2018-02-25 出版日期:2018-06-25 发布日期:2018-05-07
通信作者: 上官文斌( 1963-) ，男，博士，教授，主要从事汽车振动分析与控制研究 E-mail:shangguanwb99@tsinghua.org.cn
作者简介:上官文斌( 1963-) ，男，博士，教授，主要从事汽车振动分析与控制研究
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 11472107， 51475171) ;广东省自然科学基金资助项目( 2015A030310383)

Modeling and Control of Quater-Car Model Based on MacPherson Suspension System

SHANGGUAN Wenbin XIE Zhongkai QIN Wu ZHU Bolin Subhash Rakheja

School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，510640，Gaugndong，China

Received:2017-12-25 Revised:2018-02-25 Online:2018-06-25 Published:2018-05-07
Contact: 上官文斌( 1963-) ，男，博士，教授，主要从事汽车振动分析与控制研究 E-mail:shangguanwb99@tsinghua.org.cn
About author:上官文斌( 1963-) ，男，博士，教授，主要从事汽车振动分析与控制研究
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China( 11472107， 51475157) and the Natural Science Foundation of Guangdong Province( 2015A030310383)

摘要/Abstract

摘要： 综合考虑悬架几何结构、控制臂转动惯量、轮胎转动惯量、轮胎阻尼以及轮胎侧向刚度等因素的影响，建立了一种新型的基于麦弗逊悬架的1/4 汽车模型．利用文中所建模型、 Adams 三维模型和经典二自由度模型计算并对比了不同路面激励下车身加速度和轮胎动载荷的频率响应曲线．结果表明: 相比经典二自由度模型，文中所建模型与 Adams 三维模型一致性更好．利用文中所建模型计算轮胎外倾角和轮距变化量随路面输入位移的变化，将计算结果与 Adams 三维模型所得结果进行对比，验证了文中模型的正确性．分别将 PID 控制和开关天棚控制应用于文中模型，结果表明: 在簧载质量固有频率附近， PID 控制和开关天棚控制均能起到衰减振动的作用;在非簧载质量固有频率附近，开关天棚控制加剧了非簧载质量的振动，而 PID 控制对系统影响不大．

关键词: 麦弗逊悬架, 簧载质量加速度, 轮胎动载荷, PID 控制, 开关天棚控制

Abstract:

Considering the inertia moment of control arm，wheel mass and its inertia moment about the longitudinal axis and tire damping and lateral deflection，a novel model based on a quarter car one with MacPherson suspension is established． This kinematic-dynamic model overcomes two weaknesses of the classical 2DOF model: it accounts

for linkage geometry and lateral stiffness of tire． The displacement of the sprung mass and the tire dynamic load of proposed model，three-dimensional model established in the ADAMAS/View and the classical 2DOFs model are

calculated and compared． It is found that the proposed model in this paper is closer to the three-dimensional model than classical 2DOFs model． This proposed model is validated by comparing with two kinematic parameters: camber angle and track width variation calculated in this model and three-dimensional model respectively． In addition， the

PID and sky-hook on-off control algorithm are applied to the proposed model respectively and the control effects of

two algorithms are compared．

Key words:

MacPherson suspension, sprung mass acceleration, tire dynamic load, PID control, skyhook on-off

control

中图分类号:

U463.33

上官文斌谢忠开秦武朱柏霖 Subhash Rakheja. 基于麦弗逊悬架的1/4 汽车模型建模及其控制研究 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(6): 73-80.

SHANGGUAN Wenbin XIE Zhongkai QIN Wu ZHU Bolin Subhash Rakheja .

Modeling and Control of Quater-Car Model Based on MacPherson Suspension System

[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2018, 46(6): 73-80.

[1]	赵京王炎陈雨青. 基于预设性能函数的机械臂快速无超调拟人运动控制算法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(10): 42-50.
[2]	杨钢杜令龙梁来雨陈凯. 油囊式压力模拟控制系统设计与试验研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 8-13,21.
[3]	秦大同刘星源罗松. 计及模式切换过程中 CVT 速比跃变的PHEV 综合性能优化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(1): 85-90,111.
[4]	徐立芳莫宏伟. 一种免疫控制器在飞轮BLDCM 中的应用[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(5): 80-86.
[5]	叶涛李艳朱学峰邬志敏. 基于嵌入式系统的膀胱肿瘤热灌注治疗仪[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2012, 40(3): 131-136.
[6]	陈志伟杨向宇申辉阳. 无刷双馈电机专家自适应 PID 控制系统仿真[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2003, 31(12): 37-41.

基于麦弗逊悬架的1/4 汽车模型建模及其控制研究

Modeling and Control of Quater-Car Model Based on MacPherson Suspension System

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 6

编辑推荐

Metrics

本文评价