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变论域自适应模糊PID主动悬架控制研究

时培成 徐增伟 王锁 肖平

时培成, 徐增伟, 王锁, 肖平. 变论域自适应模糊PID主动悬架控制研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(5): 713-720. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180243
引用本文: 时培成, 徐增伟, 王锁, 肖平. 变论域自适应模糊PID主动悬架控制研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(5): 713-720. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180243
Shi Peicheng, Xu Zengwei, Wang Suo, Xiao Ping. Variable Universe Adaptive Fuzzy PID Control of Active Suspension[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(5): 713-720. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180243
Citation: Shi Peicheng, Xu Zengwei, Wang Suo, Xiao Ping. Variable Universe Adaptive Fuzzy PID Control of Active Suspension[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(5): 713-720. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180243

变论域自适应模糊PID主动悬架控制研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180243
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51575001

安徽高校科研平台创新团队建设项目 2016-2018

安徽工程大学中青年拔尖人才项目 2016BJRC010

安徽省科技攻关计划项目 1604a0902158

详细信息
    作者简介:

    时培成(1976-), 教授, 博士, 研究方向为机械/汽车振动控制技术、汽车轻量化设计, 25698382392@qq.com

  • 中图分类号: TG156

Variable Universe Adaptive Fuzzy PID Control of Active Suspension

  • 摘要: 为提高汽车行驶平顺性和乘坐舒适性,提出一种基于变论域理论的自适应模糊PID汽车主动悬架控制策略,将自适应模糊PID和变论域的在线调整整合在一起,采用变论域模糊控制实现控制系统输入输出论域的自整定,提高控制精度;采用自适应模糊PID控制,提高系统的动、静态特性,形成更优的悬架控制方法。研究结果表明,变论域自适应模糊PID控制主动悬架较传统模糊控制以及模糊PID控制的主动悬架能够更有效的克服路面冲击,减少汽车垂直方向的振动,进一步提高汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。
  • 图  1  1/4主动悬架模型

    图  2  路面激励仿真模型

    图  3  B级路面激励响应曲线

    图  4  变论域自适应模糊PID控制器原理框图

    图  5  变论域自适应模糊PID控制主动悬架系统仿真模型

    图  6  车身垂直方向振动速度

    图  7  车身垂直方向振动加速度

    图  8  车轮动载荷

    图  9  1/4悬架系统试验台

    图  10  车身垂直方向振动速度

    图  11  车身垂直方向振动加速度

    图  12  车轮动载荷

    表  1  α1模糊控制规则表

    e ec
    NB NM NS ZO PS PM PB
    NB PB PB PM PM PS PS ZO
    NM PB PB PM PM PS ZO ZO
    NS PM PM PM PS ZO NS NM
    ZO PS PS PS ZO NS NM NM
    PS PS PS ZO NS NS NM NM
    PM ZO ZO NS NM NM NM NB
    PB ZO NS NS NM NM NB NB
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    表  2  KP模糊控制规则表

    e ec
    NB NM NS ZO PS PM PB
    NB PB PB PM PM PS ZO ZO
    NM PB PB PM PS PS ZO NS
    NS PM PM PM PS ZE NS NS
    ZO PM PM PM PS ZE NS NS
    PS PS PS ZO NS NS NM NM
    PM PS ZO NS NM NM NM NB
    PB ZO ZO NM NM NM NB NB
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    表  3  不同控制方法下悬架的性能

    性能 均方根值
    被动悬架 模糊控制 模糊PID控制 变论域自适应模糊PID控制
    垂直速度/(m·s-1) 0.033 77 0.024 31 0.012 71 0.009 151
    垂直加速度/(m·s-2) 0.317 4 0.262 7 0.202 6 0.179 3
    车轮动载荷/(N·s-1) 84.26 74.82 70.23 63.18
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  • [1] 高远, 范健文, 潘盛辉, 等.汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制[J].中国机械工程, 2015, 26(10):1403-1408 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2015.10.023

    Gao Y, Fan J W, Pan S H, et al. Fractional-order fuzzy control method for vehicle nonlinear active suspension[J]. China Mechanical Engineering, 2015, 26(10):1403-1408(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2015.10.023
    [2] Hu X M, Li W L. Research on the fuzzy control for vehicle semi-active suspension[J]. Advanced Materials Research, 2013, 683:716-719 doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.683
    [3] 柴牧, 董恩国, 李振兴.汽车主动悬架的模糊PID控制策略[J].机械设计, 2013, 30(5):1-4 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxsj201305001

    Chai M, Dong E G, Li Z X. Research on fuzzy-PID control theory of vehicle active suspension[J]. Journal of Machine Design, 2013, 30(5):1-4(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jxsj201305001
    [4] 么鸣涛, 曹锋, 阙瑞义, 等.考虑汽车悬架动挠度的模糊PID控制[J].北京理工大学学报, 2016, 36(9):929-934 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bjlgdxxb201609009

    Yao M T, Cao F, Que R Y, et al. Fuzzy PID control considering vehicular suspension dynamic deflection[J]. Transactions of Beijing Institute of Technology, 2016, 36(9):929-934(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bjlgdxxb201609009
    [5] 李伟平, 柳超, 张利轩, 等.模糊PID控制在磁流变半主动悬架中的应用[J].机械科学与技术, 2014, 33(12):1902-1906 http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract4794.shtml

    Li W P, Liu C, Zhang L X, et al. Application of fuzzy PID control in vehicle semi-active suspension system with magnetorhelogical damper[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2014, 33(12):1902-1906(in Chinese) http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract4794.shtml
    [6] 李伟平, 柳超, 张利轩, 等.自适应模糊控制在磁流变半主动悬架中的应用[J].机械科学与技术, 2014, 33(11):1708-1713 http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract4427.shtml

    Li W P, Liu C, Zhang L X, et al. Application of adaptive fuzzy control in vehicle semi-active suspension system with magnetorhelogical damper[J]. Mechanical Science and Technology For Aerospace Engineering, 2014, 33(11):1708-1713(in Chinese) http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract4427.shtml
    [7] 陈学文, 张衍成, 张玉蛟, 等.车辆座椅悬架自适应模糊PID控制及仿真[J].机械科学与技术, 2014, 33(5):776-780 http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract4966.shtml

    Chen X W, Zhang Y C, Zhang Y J, et al. Research on adaptive fuzzy-PID control and simulation of vehicle seat suspension[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2014, 33(5):776-780(in Chinese) http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract4966.shtml
    [8] 柳江, 林晨, 叶明, 等.馈能悬架变论域模糊控制[J].上海交通大学学报, 2016, 50(8):1139-1143, 1151 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/shjtdxxb201608001

    Liu J, Lin C, Ye M, et al. Variable universe fuzzy control of energy-regenerative suspension[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2016, 50(8):1139-1143, 1151(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/shjtdxxb201608001
    [9] 王大勇, 王慧.基于变论域模糊控制的车辆半主动悬架控制方法[J].中国机械工程, 2017, 28(3):366-372 doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.03.019

    Wang D Y, Wang H. Control method of vehicle semi active suspensions based on variable universe fuzzy control[J]. China Mechanical Engineering, 2017, 28(3):366-372(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2017.03.019
    [10] 刘非, 李以农, 郑玲.装甲车辆磁流变半主动悬架变论域模糊控制[J].汽车工程, 2013, 35(8):735-739 doi: 10.3969/j.issn.1000-680X.2013.08.014

    Liu F, Li Y N, Zheng L. Variable universe fuzzy control for the magneto-rheological semi-active suspension in armored vehicles[J]. Automotive Engineering, 2013, 35(8):735-739(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-680X.2013.08.014
    [11] 殷珺, 陈辛波, 吴利鑫, 等.滤波白噪声路面时域模拟方法与悬架性能仿真[J].同济大学学报:自然科学版, 2017, 45(3):398-407 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tjdxxb201703014

    Yin J, Chen X B, Wu L X, et al. Simulation method of road excitation in time domain using filtered white noise and dynamic analysis of suspension[J]. Journal of Tongji University:Natural Science, 2017, 45(3):398-407(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tjdxxb201703014
    [12] 马海峰, 丁国富, 黄文培, 等.起重机定位和防摆的变论域模糊控制[J].系统仿真学报, 2014, 26(2):425-429, 474 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xtfzxb201402032

    Ma H F, Ding G F, Huang W P, et al. Variable universe fuzzy control of anti-swing and position control for cranes[J]. Journal of System Simulation, 2014, 26(2):425-429, 474(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xtfzxb201402032
    [13] Guo H G, Li H X. Robust variable universe adaptive fuzzy control[J]. Journal of Convergence Information Technology, 2013, 8(6):1140 doi: 10.4156/jcit
    [14] 樊立萍, 王会龙, 李崇.微生物燃料电池的变论域自适应模糊控制研究[J].电源技术, 2016, 40(2):313-315 doi: 10.3969/j.issn.1002-087X.2016.02.023

    Fan L P, Wang H L, Li C. Adaptive fuzzy control based on variable universe for microbial fuel cell[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2016, 40(2):313-315(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-087X.2016.02.023
    [15] 蔡凌, 翟助群, 张缨, 等.基于模糊调整的变结构自适应PID控制器[J].兵工学报, 2015, (S2):280-284 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIGO2015S2050.htm

    Cai L, Zhai Z Q, Zhang Y, et al. A position controller with variable structure adaptive PID based on fuzzy compensator[J]. Acta Armamentarii, 2015, (S2):280-284(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BIGO2015S2050.htm
    [16] Ye H T, Li Z Q, Luo W G. Dissolved oxygen control of the activated sludge wastewater treatment process using adaptive fuzzy PID control[C]//Proceedings of the 32nd Chinese Control Conference. Xi'an: IEEE, 2013: 7510-7513
    [17] Savran A. A multivariable predictive fuzzy PID control system[J]. Applied Soft Computing, 2013, 13(5):2658-2667 doi: 10.1016/j.asoc.2012.11.021
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  • 收稿日期:  2018-05-14
  • 刊出日期:  2019-05-05

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