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1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1目的及意义随着科技的发展和人民生活水平的提高，人们对汽车的操作稳定性、行驶平顺性、安全性等性能的要求越来越高。汽车在行驶中常因路面不平、车速和运动方向的变化，车轮、发动机和传动系统的不平衡，以及齿轮的冲击等各种外部和内部的激振作用而极易产生整车和局部的强烈振动。汽车的这种振动使汽车的动力性得不到充分的发挥，经济性变坏。同时，还要影响汽车的通过性、操纵稳定性和平顺性，使乘员产生不舒服和疲乏的感觉，甚至损坏汽车的零部件和运载的货物，缩短汽车的使用寿命[1]。因此，最大程度地降低汽车行驶时的振动，改善汽车平顺性和操作稳定性具有重要意义。
目前我国路面以b级和c级为主，除了改善路面，减少汽车振动的来源以外，还应优化汽车使其具有良好的减振性能。汽车的减振起主要作用的是汽车悬架，悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证汽车能平顺地行驶。目前应用最广泛的是被动悬架，悬架元件一旦选定，其特性和参数就无法更改，而汽车行驶时，载荷、车速和路况等行驶状态发生变化，悬架应改变特性以满足行驶需求。因此，必须应用更先进的悬架技术，对悬架进行控制，以实现各种工况下均可将汽车振动减至最低[2]。
1.2国内外研究现状 国外对于半主动悬架系统的研究比较早，主要是对半主动悬架系统的控制策略以及台架试验进行研究[3]。juan c tudon-martinez1和 diana hernandez-alcantara等研究了当阻尼器模型不能代表关键的非线性磁流变现象时，汽车悬架系统闭环性能可能出现的影响。选取两种精度不同的阻尼器模型:基于人工神经网络(ann)的模型与经典的bingham模型进行了比较。使用典型的误差度量进行了实验验证，结果表明，典型的识别方法模型之间的误差指标差异可能很小，但悬架在舒适性和道路保持方面的性能有显著差异[4]。fernando d. goncalves和mehdi ahmadian提供一种被称为“混合控制”的替代控制技术，合并了天钩和地钩控制的性能优势，采用混合控制策略，并在稳态或纯音输入和瞬态或阶跃输入下进行评估，峰间位移和峰间加速度被用来评估性能[5]。gad, s. metered, h.和bassuiny, a.等人提出了一种多目标遗传算法(moga)来优化fopid控制器增益，以提高重型车辆的行驶舒适性。提出的半主动控制算法包括一个系统控制器和一个连续状态阻尼器控制器。将该半主动磁流变座椅悬架与经典pid、遗传算法优化pid和被动座椅悬架系统进行了比较，验证了磁流变座椅悬架fopid控制器比整数控制器具有更好的乘坐舒适性[6]。p sharma和v kumar研究了被动和半主动系统的数学建模与仿真，建模的半主动系统包含了一种使用基于大脑功能和情感信号的智能控制器的新方法，称为belbic。但是该控制器的使用还没有经过悬架系统的测试，而是通过严格的文献调查确定。将这两个系统分别作为阶跃函数和余弦曲线对路面扰动的响应进行了仿真，分析了被动悬架系统和半主动悬架系统的结果，比较了它们在簧载质量位移、悬架行程和稳定时间方面的性能[7]。 国内对于半主动悬架系统的研究重点主要集中在四方面：控制策略的研究；半主动悬架与底盘子系统的集成研究；台架试验及实车试验的研究；悬架参数非线性和不确定性研究[8]。郭全民和雷蓓蓓采用粒子群算法对pid控制器中的参数进行优化设计[9]。吴迪、崔志琴、陈翔等应用线性最优反馈策略设计出状态反馈控制器，充分利用仿真平台对半主动悬架和被动悬架的各项性能进行了仿真，并作了对比[10]。王新和孙丽颖设计了自适应滑模控制器，采用滑模控制来减小外部干扰对系统的影响，并使用双曲正切函数改善抖振现象[11]。张磊、张进秋等设计了车辆悬架改进型天棚阻尼半主动控制算法，以天棚阻尼控制算法为对比，对设计的算法进行性能仿真[12]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1设计的基本内容（1）在Matlab/Simulink中建立具有普遍性的滤波白噪声随机路面输入模型，并与国际标准化组织提出的路面分级标准进行对比[13]。（2）研究机械系统动力学自动分析软件的机械建模过程，并利用Adams/View建立二自由度1/4汽车半主动悬架系统的多体动态模型，应用模块实现了软件和控制软件之间的联合仿真[14]。（3）天棚阻尼控制设想将减振器设置在簧载质量和惯性坐标天棚之间，直接控制簧载质量的绝对运动速度，与车轮运动无关，以使得车身取得良好的减振特性。天棚阻尼控制方法由于其控制算法简单，得到了广泛的应用。因此本设计通过在仿真软件Matlab/Simulink中设计开关式天棚阻尼控制算法实现对悬架的控制，以改善悬架系统的性能[15]。2.2设计目标（1）查阅不少于15篇的相关文献资料，其中近五年外文文献不少于3篇，完成文献检索每篇不少于200字；开题报告（1400字以上）。（2）完成毕业设计说明书（10000字以上）。（3）完成工程设计图纸：包含装配图和零件图，总制图量折合不少于2张0#图纸，其中机绘图纸量折合不少于1张0#图纸，机绘图中三维图纸（需转为二维图）不少于0.5张0#图纸量，所有图纸内容不重复。（4）翻译与本专业相关的外文资料不少于2万印刷字符，译成中文不少于5000字。（5）完成一定量的编程任务，附源程序和调试计算结果。2.3拟采用的技术方案及措施（1）认真学习任务书内容，制定设计计划和方案。（2）了解设计需要的规范、资料以及学会需要的软件Adams/View、Matlab/Simulink的使用方法。（3）选择合适的车型，确定麦弗逊悬架相应的参数，在中建议动力学模型，与老师沟通并修改方案中不合理处。（4）选择合适的函数来表达路面不平度，在建立C级路面不平度时域模型并仿真，求取仿真输出的路面不平度时域数据的功率谱和均方根值，对比国际标准化组织提出的路面分级标准，确定正确的模型参数。 （5）掌握Adams软件和Matlab软件的通信设置，会将Matlab/Simulink中的C级路面激励导入作为悬架测试平台的驱动，会将Adams/View中的悬架动力学模型导入到Matlab中进行仿真。（6）学习天棚阻尼控制策略，了解天棚阻尼控制算法在车辆半主动悬架上的应用，在Matlab/Simulink中编程，实现开关式天棚阻尼控制，进行联合仿真。（7）分析平顺性的三个主要评价指标（车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷），得出结论。
3. 研究计划与安排
| 周次 | 毕业设计内容 |
| 3 | 外文翻译 |
| 4 | 论文研读、准备开题答辩 |
| 5～6 | 选取车辆、确定参数，在Adams/View中建立该汽车的麦弗逊悬架动力学模型，并绘制装配图和零件图 |
| 7 | 在Matlab/Simulink中建立C级路面不平度激励 |
| 8～9 | 在Matlab/Simulink中建立开关式天棚阻尼控制算法，结合Adams进行联合仿真，并撰写论文初稿 |
| 10～13 | 图样及论文的修改（含毕业实习两周） |
| 14 | 资料整理、论文查重 |
| 15 | 整理其他毕业设计成果，准备毕业答辩 |
4. 参考文献（不低于12篇）
[1] 靳晓雄等编著. 汽车振动分析[m]. 上海：同济大学出版社, 2002.05.
[2] 张星, 郑晓龙. 半主动悬架的研究现状与发展趋势探讨[j]. 科研:00212-00212.
[3] 桑超, 宋智刚. 汽车半主动悬架系统的研究现状与发展[j]. 自然科学(全文版), 2018, (3):183.
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