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研究生：	王榆銜 Wang, Elm-Xian
論文名稱：	可調式避震器設計及半主動懸吊系統控制之研究 Design of an Adjustable Shock Absorber and Semi-active Suspension Control of a Passenger Car
指導教授：	施明璋 Shih, Ming-Chang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	86
中文關鍵詞：	阻尼係數、基因模糊控制器、功率頻譜密度、半主動式懸吊系統、可調式避震器
外文關鍵詞：	damping coefficient, adjustable shock absorber, semi-active suspension system, GA-fuzzy controller, power spectral density
相關次數：	點閱：130 下載：13
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本文旨在分析與設計一種可調式避震器，當汽車行經不同的路面與不同車速有最佳阻尼係數時，可使乘客有較佳舒適的感受，並設計以電控機構對懸吊系統作半主動式的控制。

多段式可調避震器的設計目的有兩點，其一是以多段去均分最小與最大之最佳阻尼係數，其二將其性能控制到可接近無段式避震器的功能。半主動的可調式避震器屬於段續式調整，於本文所實驗的共分六段，主要結構為將阻尼調變機構，裝置於傳統式避震器內，由步進馬達控制此阻尼調變機構，藉以調變阻流孔大小，達到最佳阻尼係數。根據不同的路面調整其軟硬度，其優點為價格便宜且構造簡單，並有極佳的性能。

本文第二部分為另一段，設計1/4車半主動式懸吊系統測試機台，並設計以基因模糊控制器和模糊控制器分別來作實驗，以半主動式控制懸吊系統，其中基因模糊控制器的優點，乃使隸屬函數可自動調整其範圍並得到最佳值，並為模糊控制器的最佳化，從車身的位移量的實驗結果分析，可清楚的看出以基因模糊控制器能夠得到很好的操控性；此外從加速度的功率頻譜密度（PSD）得知，乘坐的舒適性也有很好的改善。

This research has analyzed and designed a multi-stage adjustable shock absorber. When the automobile has the best damping coefficient to pass through different roads and different speeds , it can make the passengers feel more comfortable impression. Besides , to design an electrically structure with different controllers for semi-active suspension system control.

The purpose of design a multi-stage adjustable shock absorber has two aspects; one divides the smallest and the biggest optimum damping coefficient form equally with multiple sections and the other controls performance close to the capabilities of continuous shock absorber. The semi-active suspension system for the damping-force-adjusting type of the adjustable shock absorber is discrete, not continuous. There are six kinds of damping selections in the experiment . The main structure of the adjustable shock absorber includes an adjusting element within a conventional shock absorber. A stepping motor is driven to rotate the adjusting element. This controls the rotation of the adjusting member within a cylinder, thereby adjusting the amount of hydraulic fluid which bypasses the damping passage between two hydraulic chambers, and hence achieving the desired damping coefficient. The adjustable shock absorber can be adjusted according to different road conditions . The main advantages are its competitive price , simple structure and better performance.

In the second part of this thesis , an experimental setup representing a quarter-car for semi-active suspension system is designed and built. The purpose of this thesis is to design GA-fuzzy controller and fuzzy logic controller for semi-active suspension system control individually. The primary advantages of GA-fuzzy controller are being able to make membership function adjust their range and drop on the best value automatically. Hence GA-fuzzy controller is Optimization of the fuzzy logic controller. The experimental results on the displacement of the car body clearly indicate the proposed GA-fuzzy controller seems to be to achieve good riding comfort. In addition, the power spectral density(PSD) of the acceleration show that the driving quality is significantly improved as well.

中文摘要………………………………………………………  I
英文摘要……………………………………………………… II
誌謝……………………………………………………………III
目錄…………………………………………………………… IV
圖目錄…………………………………………………………III
表目錄………………………………………………………… XI
符號說明…………… ………… …………… ………………XII
第一章 緒論………………………………………… ………… 1
   1-1 前言………………………………………………………… 1
   1-2 汽車懸吊系統的分類………………………………………  2
   1-3 文獻回顧…………………………………………………… 5
   1-4 Janeway懸吊系統的舒適性評比原則…… …… …………  6
   1-5 研究目標與本文架構……………………………………… 8
第二章 避震器原理及數學模式分析…………… …………… 9
   2-1 避震器構造與原理………………………………………… 9
   2-3 避震器數學模式分析…… ……………… ………… ……11
       2-3-1 孔口流量分析… …… … … …… ……… …… ………12
       2-3-3 壓力變化的分析	…… …… …………… ………………12
       2-3-2 阻尼分析…………………………………………………15
       2-3-3可調避震器數學模式分析 ………………………………17
         2-3-3-1 孔口流量分析…………………………………………17
         2-3-3-2 壓力變化的分析………………………………………18
         2-3-3-3 阻尼分析………………………………………………18
第三章   1/4車懸吊系統最佳阻尼分析及可調避震器之設計	20
   3-1 1/4車懸吊系統數學模式………… ………… ……………20
   3-2 最佳化設計理論與參數設計理念…… ……… …………	23
   3-3 最佳化分析應用於車輛避震器的阻尼係數… … ………	25
   3-4 阻尼可調避震器的概念………… ……… ………………	26
   3-5 六段阻尼可調避震器工作原理…… ……… ……………	27
       3-5-1 六段阻尼可調避震器結構… ………… ……… ………	27
       3-5-2 工作原理………… ……… …………… …… …………27
   3-6 多段式阻尼可調避震器	……………………… … ………30
       3-6-1 多段式避震器設計概念… …………… …… ……	……30
       3-6-2 工作原理…… ………………………… ……… ………	31
第四章 半主動式懸吊系統實驗台設計… … …… …………	37
   4-1 實驗台設計架構…… ………………………… ………… 	37
       4-1-1 工作原理……… ……………………… ………… …… 37
       4-1-2 油壓缸…… …… …… … …………… …… ………… 	41
       4-1-3 伺服閥…… ………… ……………… ………………… 	41
       4-1-4 感測器… …………………………… ……… …………	42
       4-1-5 步進馬達與驅動器… …… …… …… ……… … ……	43
       4-1-6 微電腦與控制介面…… … …… … …… … … ……… 	 43
       4-1-7 加速規…… …… ………………………… …………… 	44
第五章 控制理論與控制器設計… …………… …… ………	45
   5-1 模糊控制理論… …… … … …… ……… ………………	45
       5-1-1 模糊化界面…………… ………… …………… ………	46
       5-1-2 決策邏輯… ………………… ………… ………………	46
       5-1-3 解模糊化界面………… …………… …………… ……	47
       5-1-4 知識庫……… …………… ……………… ……………	48
   5-2 遺傳演算法控制理論	…… … …… …… … …… ………49
       5-2-1基因演化流程………… … ………… … …… … … …	49
       5-2-2 基因編碼………… ……………………… ……… ……	52
       5-2-3 適應函數………… ……………… ………… …………	54
       5-2-4 選取與複製……………… ………… ……… …………	54
       5-2-5 交配…………… ………………… …………… ……… 	55
       5-2-6 突變……………… ………… ………………… ……… 	56
       5-2-7 終止條件……………… ………… …………… ……… 	57
   5-3 控制器的設計……… …… …… … …………… …… …	57
       5-3-1 模糊控制器的設計……………… …… ……… ………	58
         5-3-1-1 模糊控制器的架構…… …………… ……… ………	58
         5-3-1-2 歸屬函數建立……… ……………… ……… ………	59
         5-3-1-3 模糊規則表與阻尼段數的劃分…… …… …… ……	60
       5-3-2 基因模糊控制器的設計… ………… ……………… …	63
         5-3-2-1 基因模糊控制器的架構……… …… …… …………	63
         5-3-2-2 適應函數的計算………… ………… ……… ………	64
         5-3-2-3 基因模糊演化的過程…… ……… ……… …………	65
第六章 實驗結果與討論……… ………………… …… ……	67
   6-1 可調式避震器手動調整六段之控制… … …… … … …	67
   6-2 可調式避震器於半主動式控制… … …… ……… … …	73
   6-3 半主動式與手動調整六段均方根值的結果比較	… … …79
第七章 結論與建議…… …… ………… ……………………	79
   7-1 結論… … ……… …………… …………………… ……	79
   7-2 建議未來研究方向… … … ………… …… ……………	79
參考文獻…… ……… ……… ……… ………………………	82
自述………… ……… ……… ……………… ………………	86

                                    

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校內：2007-07-28公開
校外：2007-07-28公開

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