Введение 3
Глава 1. Постановка задачи демпфирования колебаний автомобильной подвески 5
1.1. Математическое моделирование колебаний подвески 5
1.2. Постановка задачи демпфирования колебаний 9
Глава 2. Разработка законов управления 15
2.1. Пропорциональный и пропорционально-дифференциальный регуляторы 15
2.2. Вопросы построения H∞-регулятора 17
2.3. Демпфирование колебаний подвески 19
Глава 3. Программный комплекс 22
3.1. Имитационное моделирование динамики подвески в среде MATLAB/Simulink 22
3.2. Реализация законов управления 23
Выводы 34
Список литературы 35
В настоящее время предъявляются высокие требования к безопасности и комфортабельности транспорта. Традиционно конструирование автомобильной подвески связано с компромиссом между тремя противоречащими между собой основными критериями: управляемость автомобиля в целом, устойчивость и комфорт пассажиров. Автомобильная подвеска обязана помогать автомобилю, производить поддержку при маневрировании и максимально изолировать пассажиров от влияния дорожных неровностей.
От свойств подвески зависит физиологическое и эмоциональное состояние пассажиров, поскольку вибрации, быстрые и резкие изменения положения тела негативно влияют на человека. Известно, что усталость напрямую зависит от изменений ускорения и частоты колебаний.
Очевидно, что оптимизация подвески для всего диапазона условий эксплуатации автомобиля, является не оптимальной в каждой из конкретных текущих дорожных ситуаций. Например, при движении на более гладкой дороге целесообразнее ездить на жесткой подвеске, хотя на дорожном покрытии преимущественно с неровностями следует требовать мягкости подвески.
Уже давно совершались попытки конструирования подвесок, которые позволяли бы управлять их характеристиками вручную или автоматически. Так, водителю может предлагаться выбор для активации одного из предложенных режимов предстоящей поездки в соответствии с ее планируемыми свойствами. Например, в подвеске “Hydractive ”, устанавливавшихся на автомобилях Cytroen XM, упругость подвески регулировалась пневматическими амортизаторами. Также на автомобили Cadillac Catera , Mercedes Benz CL500 и CL600 устанавливались либо активные, либо активно-пассивные подвески.
Активная подвеска нашла себя не только в гражданском транспорте, но и в военной отрасли. Так, в танке Т-14 на базе Армата установлена активная подвеска для увеличения эффективности боевых характеристик при движении.
В настоящей работе рассматривается модель вертикальной динамики автомобиля. Объектом управления является подвеска, которая меняет собственную динамику за счет воздействия на нее актуаторов. Целью управления является демпфирование колебаний автомобильной подвески. С помощью известных подходов в теории управления выполняется синтез нескольких регуляторов. Проводится сравнение результатов моделирования с использованием указанных регуляторов между собой, а также с известными результатами по рассматриваемой тематике.
При выполнении работы были получены следующие результаты:
1. разработана математическая модель продольной динамики автомобильной подвески;
2. синтезированы пропорциональный и пропорционально-дифференциальный регуляторы;
3. построен регулятор, демпфирующий колебания кузова;
4. рассмотрен вопрос о построении H∞-регулятора;
5. проведено сравнение результатов имитационного моделирования при использовании регуляторов, построенных в данной работе, с иными результатами, имеющимися по данной тематике.
В будущем предполагается рассмотреть модель в более детальном виде: отрыв колеса от поверхности, учет изменения скорости движения и учет физики поворота.
