基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制
万方数据
振动与冲击２０１０年第２９卷
，＿＝一ｋＳｒ（Ｚ步一：驴）一％（毒一三。驴）＋Ｆ妒
Ｆ“＝一ｋｒｌ（ｚＨ—ｚ耐）一ｃＨ（三“一三州）＋，么Ｆ，，＝一｜｜｝，，（ｚ，，一ｚ。。）一ｃ。（三，一三。）＋，０
图１整车７自由度动力学模型
Ｆｉｇ．１
ＳｅｖｅｒＤＯＦｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｆｕｌｌｖｅｈｉｃｌｅ
如果状态变量选择为：
菇＝［菇ｌ，…，名１４］’＝［ｚ，三，０，臼，妒，函，彳妒一：川，三妒，彳驴一
彳毋，＝斫，：纠一ｚ耐，ｚ训名埘一。耵彳ｌ‘丌Ｊ
’
’
‘
１Ｔ
则方程（１）～（７）可写成状态方程的形式［１¨：
杰＝Ａｘ＋Ｂｕ＋Ｌｗ
（８）
其中：Ａ为系统矩阵，Ｂ为输入矩阵，Ｌ为扰动输入矩阵。
四只磁流变减振器的实物图如图２所示，阻尼力可表示为：
勺（磊一三妒）＋Ｆ妒
％（毒一ｔ）＋％
％（以一乇）＋％
ｃ，（、ｉ，一；。。、）＋Ｆｄ，
＝“（厶，，）（９）
其中厶表示四只磁流变减振器的相对运动速度，，表示输入控制电流。
由于磁流变减振器的输出阻尼力与其相对运动速度和输入电流存在强的滞回非线性，在前期的研究中采用多项式模型建立了其精确的正逆模型¨¨，根据该模型町精确地由需要阻尼力计算对应输入电流。
图２四支磁流变减振器实物图片
Ｆｉｇ．２ＦｏｕｒｐｉｃｔｕｒｅｓｏｆＭＲｄａｍｐｅｍ
２基于混合田口遗传算法的模糊控制器设计
在前期的研究中是基于１／４车辆模型设计的模糊控制器，控制策略的设计中没有考虑车辆的俯仰和侧
倾振动，本文提出了基于整车七自由度动力学模型的模糊控制策略，采用遗传算法控制器的规则和隶属函数进行优化，控制框图如图３所示。模糊控制器由三个控制模块组成，分别是垂向振动控制模块（简称ＨＣ）、俯仰振动控制模块（简称ＰＣ）以及侧倾振动控制模块（简称ＲＣ）。由于控制器的控制目标是改进车辆的乘坐舒适性，因此控制器的采用ｊ个与乘坐舒适性有关的量：车辆质心处的垂向振动加速度以及俯仰与侧倾振动角加速度作为测量输入，经积分后分别作为对应控制模块的输入。三个控制模块的输出分别是抑制车辆质心垂向振动所需的总阻尼力、抑制车辆俯仰
振动所需的总阻尼力矩以及抑制车辆侧倾振动所需的总阻尼力矩，输出经解耦后得到每只磁流变减振器所需要施加阻尼力。接下来，将先设计模糊控制器，再分析用遗传算法来实现控制规则和隶属函数优化。
图３
基于混合田口遗传算法的整车模糊控制框图
Ｆｉｇ．３ＦｕｚｚｙｌｏｏｃｃｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｏｆｈｙｂｒｉｄＴａｇｕｃｈｉ
ｇｅｎｅｔｉｃＭｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｆｕＵｖｅｈｉｃｌｅ
２．１
整车模糊控制器设计
作为模糊控制器设计的第一步，首先需要确定控
制器输入输出的变量及论域，并进行归一化处理。仿真和道路试验表明，控制器输入变量的论域与路面扰动密切相关，它们的选择对控制效果的影响比较大，因此本文在前期大量的仿真和道路试验基础上，模糊控制器的输入输出论域选择如表１。
表１模糊控制器的输入输出论域
Ｔａｂ．１Ｔｈｅｉｎｐｕｔ
ｏｒ
ｏｕｔｐｕｔｒｅｇｉＯｎｆｏｒｆｕｚｚｙｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌ
设≥，三和‰，茹，匆和儿，谤，台和肼。分别表示Ｈｃ、
ＰＣ以及ＲＣ的输入输出语言变量，可取的值为：
万方数据
万方数据
万方数据
第６期
董小闵等：基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制
１５３
参照国家标准，我们在重庆选择Ｂ级（水泥路面）进行了４０ｋｍ／ｈ的随机路面试验，同时，还选择了一种确定路面（速度路障）（图９），试验车速为２０
ｋｍ／ｈ。
图８优化后模糊控制器输出变量隶属函数
Ｆｉｇ．８Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｕｔｐｕｔｖａｒｉａｇｈｏｆｆｕｚｚｙ
ｌｏ百ｃ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
表３优化后模糊控制规则
Ｔａｂ．３Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｆｕｚｚｙｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｒｕｌｅｓ
ＮＢ船／ＰＢ／ＰＢＰＢ／ＰＢ／ＰｈＩ
Ｐｓ／聊Ｐｓ
ＺＥ／ＺＥ／ＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥＮＳＰＢ／ＰＢ／删聊聊Ｐｓ删聊Ｐｓ
ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ
ＺＳ／ＺＥ／ＺＥｚＥＰＭ／ＰＭ／蹦Ｐｓ／ＺＥ／ｚＥ
ｚＥ／ｚＥ／ｚＥ聊Ｚｓ／ｚＳ
ＺＳ／ＺＳ／ＺＳ
ＰｓＰｓ／Ｐｓ／ＺＥ聊ＺＥ／ｚＥ珏／ＺＥ／ＺＥ
Ｎｓ／ＮＳ／ＮＳ
ＮＭ州Ｂ／砷
ＰＢ
ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ
ＮＳ／ＺＥ／ＺＥ
ＮＳ／ＮＳ／ＮＳＮＭ／ＮＢ／ＮＢＮＢ／ＮＢ／ＮＢ
度峰峰值，降低给驾乘人员的冲击感，但优化后的模糊
控制能取得更大的加速度峰峰值下降，效果更为明显。图１１给出了在Ｄ级随机路面的测试结果，与确定路面测试结果相类似，两种模糊控制均能够降低车身在随机路面的振动加速度幅值，但优化后的模糊控制能取得更小的加速度均方根值，提高乘坐舒适性。同时，从不同的路面情况来看，改进后的控制策略在确定路面输入激励下能取得更大的加速度峰峰值下降，在差的路面能比好的路面更易取得好的控制效果，但为了进一步提高在随机路面的控制效果，本文优化的模糊控制策略尚需要在大量的道路试验中进行在线调参。
图ｌＯ确定路面下车身垂向振动加速度时间历程
Ｆｉｇ．１０Ｔｈｅｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｖｅｒｔｉｃａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｂｕｍｐｒｏａｄ
图ｌ１随机路面下车身垂向振动加速度时间历程
Ｆｉｇ．１１
Ｔｈｅ
ｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｖｅｒｔｉｃａｌ
ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒａｎｄｏｍｒｏａｄ
４结论
（１）提出了一种基于整车模型的磁流变半主动模糊控制器设计方法，运用混合田口遗传算法对模糊控制器的隶属函数和控制规则进行同时优化；
（２）实车道路试验结果表明，优化后的模糊控制策略性能得到改进，能显著提高车辆平顺性能。
参考文献
［１］Ｙｕ
Ｍ，ＬｉａｏＣＲ，Ｃｈｅｎ
ＷＭ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
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ａｎｄｉｔｓｒｏａｄｔｅｓｔｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｔｅＵｉ?
ｇｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌＳｙｓｔｅｍｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００６，１７（８－９）：８０１一
（ｂ）Ｂ级（水泥路面）随机路面８０６．
．图９两种道路试验舸心１＝嚣ｉ：譬三＝烹器＝茹
Ｆｉｇ?９Ｔｗｏ。ｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｍａｄ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔＩｌｅ
ｃｈｉｎｅＢ：ｓ。ｃｉｅｔｙ（：；Ｍｅｃｈ肌ｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅ二，ｊ砧；，
试验结果如图１０～图ｌｌ所示，从图１０可以看出，２９（３）：２４９—２５５?
与原车的被动悬架相比较，两种模糊控制策略均能有（下转第２２６页）
效降低车辆通过速度路障时所引起的车辆振动的加速
万方数据
万方数据
基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制
作者：董小闵， 余淼， 廖昌荣， 陈伟民， DONG Xiao-min， YU Miao， LIAO Chang-tong，CHEN Wei-min
作者单位：董小闵,DONG Xiao-min(重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400044;重庆大学,光电学院,光电技术及系统教育部重点实验,重庆,400044)， 余淼,廖昌荣,YU Miao,LIAO Chang-
tong(重庆大学,光电学院,光电技术及系统教育部重点实验,重庆,400044)， 陈伟民,CHEN
Wei-min(重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400044)
刊名：
振动与冲击
英文刊名：JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
年，卷(期)：2010,29(6)
参考文献(12条)
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3.董小闵.余淼.廖昌荣.陈伟民.Dong Xiaomin.Yu Miao.Liao Changrong.Chen Weimin冲击载荷下磁流变变刚度变阻尼缓冲系统减振控制[期刊论文]-农业机械学报2010,41(3)
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