摘要：汽车是当代人生活中必不可少的工具之一。在国民生活日益提高的今天，汽车也在不断地进化发展，不断地以更加优秀的性能成为我们生活中必不可少工具之一。在现代人的生活中，汽车的速度，平稳性，安全性，成为了当今人们选车的三大要素。而悬架系统是汽车的必不可少的部件之一，它连接了车身和车轮，使得作用于两者的力和力矩得到很好地传递，也是汽车以不同速度在不同路面下行驶还能维持平顺性的关键所在。空气悬架也因其高度可调，刚度可变，噪声小等优点得以在一些如客车，卡车等一些车辆上大量使用。本文的主要内容是以某种1/4车辆半主动空气悬架为研究对象，研究其在不同控制策略下对汽车平顺性的改善效果。

本文首先通过对空气悬架的特性和结构进行分析，在Matlab/Simulink中建立起一个1/4车辆二自由度空气悬架仿真模型和路面激励仿真模型，先设计一个PID控制器，然后将PID控制理论和模糊控制理论结合，利用两部分的知识，再设计出一个模糊PID控制器。在仿真环境下，对比在这两种不同控制策略对汽车平顺性的改善情况。最后选择三个输出（车身垂直加速度，轮胎动载荷，悬架动形成程）作为评价悬架性能的三个参数。

在Simulink中建立模型仿真，可得到具体的仿真结果：首先是被动控制与PID控制做对比仿真，通过波形和数据结果分析，发现PID控制作为控制策略时，汽车的平顺性有着一个明显的提高。其次是PID控制与模糊PID控制作对比仿真，通过分析悬架性能的三个参数，发现模糊PID作为控制策略时汽车的平顺性有着明显的提高。实验结果表明：模糊PID控制器在处理非线性的空气悬架系统问题上有优势，能够更好的控制空气悬架来改善汽车的平顺性。

关键词：二自由度1/4车辆空气悬架系统，PID控制，模糊PID控制，仿真分析

目录

摘要

ABSTRACT

第一章   绪 论-1

1.1 课题的研究的背景和意义-1

1.2 国内外研究现状和发展问题-2

1.2.1 国外研究现状-2

1.2.2 国内研究现状-2

1.2.3 存在问题和发展趋势-3

1.3本文研究内容-4

第二章 悬架系统模型分析-6

2.1 二自由度1/4车辆空气悬架模型建立-6

2.1.1 悬架空气弹簧的分类-6

2.1.2  1/4悬架的模型分析与建立-6

2.1.3 悬架性能的评价参数-7

2.1.4悬架参数与仿真模型建立-8

2.2 路面输入模型-9

2.2.1 路面不平整度分析-9

2.2.2 路面激励仿真模型建立-11

2.3本章小结-12

第三章 空气悬架系统的控制策略的研究和控制器的设计-13

3.1 控制策略分类和概述-13

3.2 PID控制器的设计-14

3.2.1 PID控制原理-14

3.2.2 PID控制器参数调整-15

3.2.3 基于PID控制的悬架系统的仿真模型-16

3.3 模糊PID控制器的建立-17

3.3.1 模糊控制理论-17

3.3.2 模糊控制原理-17

3.3.3 模糊控制器的设计-19

3.3.4 模糊PID控制原理-21

3.3.5 搭建模糊PID控制器控制的悬架仿真模型-22

3.4 本章小结-23

第四章 仿真结果对比分析和处理-25

4.1  基于PID控制策略研究仿真-25

4.2 基于PID控制仿真结果分析-27

4.3 模糊PID控制策略仿真-27

4.4 模糊PID仿真结果分析-28

4.5本章小结-31

第五章 总结与展望-32

5.1 全文总结-32

5.2 课题展望-33

参 考 文 献-34

致    谢-36