基于磁流变阻尼器的半主动座椅悬架减振策略研究.pdf

摘要

随着工业技术和经济的快速发展，汽车越来越普及，人们的交通出行结构已

经发生了根本性变化，汽车出行已然成为交通常态，车辆的乘坐舒适性已成为人

们选购汽车的重要考虑因素之一。磁流变阻尼器作为一种先进的半主动减振器，

它可以在磁场的作用下改变磁流变液的粘度，从而实现对汽车等结构振动的控制

和减振。

为了降低车辆振动，提高驾乘人员的乘坐舒适性，本文提出了模糊控制、变

论域模糊控制、粒子群优化PID三种减振策略,对磁流变阻尼半主动座椅悬架进行

减振效果仿真测试。本文研究工作总结如下：

⑴磁流变阻尼器特性试验及力学模型的建立。参考相关文献，搭建磁流变阻

尼器实验台架，开展力学特性试验。基于试验得到的关于力、位移等相关数据，

使用非线性最小二乘法对修正Dahl模型进行参数辨识，根据辨识结果搭建精确的

磁流变阻尼器模型，比较试验结果与仿真结果，验证模型的可行性。接着采用自

适应模糊神经推理系统建立了阻尼器的逆动力学模型，为后续开展半主动座椅悬

架进行减振策略仿真建立了基础。

⑵路面模型及汽车座椅悬架的模型建立。结合实际行驶路况，在

Matlab/Simulink软件中建立了C级随机路面及阶跃路面，阐述了驾乘人员乘坐舒适

性指标、单自由度、二自由度及多自由度“人-座椅”模型。结合本文研究目标，

最终选取单自由度“人-座椅”模型作为研究对象，并搭建了三自由度被动座机悬

架及半主动座椅悬架仿真模型，且分别进行了动力学分析。绘制了被动座椅悬架

在随机路面及阶跃路面激励下座椅加速度及座椅动行程的仿真响应曲线图。

⑶半主动座椅悬架系统减振策略研究及仿真分析。本文介绍了模糊逻辑控制、

变论域模糊控制、PID控制及PSO(particleswarmoptimization)智能算法相关理论知

识。设计了模糊控制，由于传统模糊控制的论域不可调，因此在传统的模糊控制

基础上设计了变论域模糊控制策略，并在传统PID控制方法基础上结合粒子群智

能寻优算法(PSO)提出了PSO-PID控制方法。模糊控制及变论域模糊控制策略中均

选取座椅实际垂直位移作为控制参数。接着在C级随机路面及阶跃路面输入下，

联合三自由度半主动座椅悬架及磁流变阻尼器修正Dahl正逆模型对三种控制方法

进行仿真验证，选择座椅悬架加速度及动行程作为评价指标与被动座椅悬架四种

控制方法进行对比分析。结果表明三种减振控制策略都可以提高座椅悬架的平顺

性，提升驾乘人员的乘坐舒适性。在随机路面下，PSO-PID减振策略下，座椅悬

架动行程的均方根值改善率达到71%，但座椅加速度均方根值改善率较低为11%，

变论域模糊控制的综合减振效果更好；阶跃路面输入下，PSO-PID控制策略的减

振效果最好，座椅悬架动行程的峰值改善率达到78%。变论域模糊控制及PSO-PID

控制策略减振效果均优于模糊控制。

关键词：磁流变阻尼器，座椅悬架，模糊控制，变论域模糊控制，PSO-PID

控制

Abstract

Withtherapiddevelopmentofindustrialtechnologyandeconomy,carsare

becomingincreasinglypopular.Thestructureofpeoplestransportationhasundergone

fundamentalchanges,andcartravelhasbecomethenorm.Theridecomfortof

vehicleshasbecomeanimportantconsiderationforpeoplewhenpurchasingcars.As

anadvancedsemi-activedamper,themagnetorheologicaldampercanchangethe

viscosityofthemagnetorheologicalfluidundertheactionofamagneticfield,thereby

controllingandreducing