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PAGE 1 - 基于改进萤火虫优化算法的汽车悬架PID操纵 基于改良萤火虫优化算法的汽车悬架PID操纵 7800〔2021〕004-0179-04 0引言 汽车舒适性主要依靠于汽车悬架。汽车悬架可分为主动和被动两种，被动悬架结构简洁，早期应用较广[1]。然而，被动悬架的参数固定，在外界激励频率发生改变时，隔振有效性降低，而主动悬架可有效克服该缺点，因此渐渐得到市场确定与学者们的关注。 周长城[2]考虑平顺性与安全性等评判因素，讨论了主动汽车悬架设计和操纵的相关问题;Bharali等[3]建立1/4汽车悬架模型，提出了线性二次型操纵〔IQR〕、模糊PID操纵与基于LQR的模糊操纵等3种操纵器，其仿真结果说明，基于LQR的模糊操纵主动悬架隔振性比其它两种主动悬架更佳;么鸣涛等[4]以汽车悬架动挠度为操纵器输入变量，建立模糊PID操纵器，其仿真结果说明，模糊PID操纵既改善了汽车平顺性能，也提高了响应速度;Chao等[5]提出用重力搜寻算法〔GSA〕确定主动汽车悬架系统模糊PID操纵器的最优操纵参数，其讨论结果说明，CSA可以调整PID操纵器参数以到达最正确性能;Wang等[6]建立1/4汽车悬架模型，以车体垂直加速度为操纵目标，提出了模糊PID操纵策略，并利用改良的文化算法对模糊规则进行优化，试验结果说明，该操纵可显著抑制车身加速度、提高乘坐舒适性;Song等[7]為改善悬架系统强非线性与不确定性，通过泰勒公式变换将悬架系统转化为两个不同的线性子系统，设计了基于遗传算法的PID操纵器，其仿真结果说明，经遗传算法优化后PID操纵悬架系统具有良好的鲁棒性。综上所述，目前对平顺性评价指标与操纵方法的对比讨论较少。因此本文提出构建1/4主动汽车悬架模型，以PID操纵器参数为优化参数，以多指标的汽车平顺性能为目标，提出基于改良萤火虫优化算法的PID操纵策略。此外，将基于改良FA-PID操纵的汽车悬架与基于LQR操纵、基于Fuzzv-PID操纵的汽车悬架进行平顺性对比分析。 1汽车悬架模型 3Fuzzy-PID操纵 本部分内容为Fuzzv-PID操纵器设计，主要指将Fuzzy操纵器输出端与PID操纵器输入端相连接，形成一种新的操纵器[13-15]。这种复合操纵器适应更多工作环境下的操纵 5.2不同汽车悬架效果对比 为证明改良FA-PID操纵器对汽车悬架平顺性操纵的有效性，将基于改良FA-PID操纵的悬架与被动操纵、基于LQR操纵、基于Fuzzv-PID操纵的悬架操纵效果进行对比，仿真结果如图2-5所示[20]。 表1给出了被动悬架与其它3种主动汽车悬架的悬架动挠度、车身加速度、轮胎动载荷、轮胎速度峰值及4种悬架的车身加速度均方根值。 从表1可以得知主动悬架的悬架动挠度、车身动位移、轮胎动载荷以及轮胎速度峰值较被动悬架最少下降31.6%、22.5%、18.3%和0%。基于LQR操纵、基于Fuzzy-PID操纵与改良FA-PID操纵悬架的车身加速度均方根较被动悬架分别降低24.8%、42.9%和68.69%。 6结语 萤火虫算法优化后的PID操纵器对汽车悬架系统拥有更好的隔振效果，悬架平顺性优于其它几种操纵方式。就悬架平顺性而言，单-LQR操纵较复合Fuzzy-PID、FA-PID操纵稍显逊色。基于改良FA-PID操纵的悬架比LQR操纵与Fuzzy-PID操纵的悬架，在被动悬架车身加速度均方根方面下降了43.89%和25.79%。本文缺乏之处在于没有考虑时滞影响及非线性特性，这是下一步讨论方向和重点。