基于联合型模糊PID的非线性空气悬架建模与控制＊

詹长书 孙世磊

（东北林业大学交通学院 哈尔滨 150040）

0 引 言

悬架系统是汽车的重要组成部分之一，对于汽车的行驶平顺性能起着至关重要的作用.在车辆负载相同时，空气弹簧比普通弹簧的振动频率更低［1］，能够有效地提高车辆的行驶平顺性.

空气悬架系统（ASS）是一个典型的非线性系统，然而近年来仍有许多研究者将其简化为线性弹簧进行研究.文中建立了与气囊压力、有效面积等因素有关的非线性弹簧模型，基于空气弹簧的非线性特性建立了单轮1／4车辆动力学模型.在ASS 控制算法上，单纯的模糊控制主观性较强［1-2］；神经网络控制需要大量的数据进行训练［3］；单纯的PID 控制对非线性的复杂的系统无法达到理想的效果［4］；文献［5］虽然已将模糊PID控制应用到空气悬架上，但是未将其非线性刚度特性考虑在内.

模糊控制具有适应能力强且灵活的特点，PID 控制具有结构简单调整方便的特点.文中针对空气悬架的非线性特性，综合考虑模糊与PID控制的特点设计了联合型模糊PID 控制器对空气悬架进行仿真研究.

1 空气悬架模型的建立

1.1 膜式空气弹簧模型

空气弹簧的绝对弹力可以近似表示为：

式中：p为空气弹簧内有效压力；A为空气弹簧内有效截面积.

p通常与气囊内初始压力、气囊容积等因素有关.在任意状态下，空气弹簧内有效压力可表示为

式中：p0，pa分别为气囊内初始压力，大气压力；V，V0为气囊内容积、初始容积.

工程上，将气囊的容积和有效面积简化成随气囊垂向变形线性变化的量［6］