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研究生： 方昭欽
Fang, Chau-Chin
論文名稱： 液壓主動式控制車輛懸吊系統之研究
A Study of Hydraulic Active Suspension Control System of Personal Cars
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： 2002
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 95
中文關鍵詞： 主動式 、模糊控制 、車輛懸吊 、脈寬調變
外文關鍵詞： Suspension, PWM, Active, Fuzzy Control
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    • 　　為了改善車輛乘座舒適性，近年來有許多研究車輛主動式懸吊系統之報告發表，但大多是應用伺服閥來作控制，本文主要的研究目的為採用兩種不同閥作為主動式懸吊系統致動器之控制，分別為壓力伺服閥及較符合經濟效益的高速電磁閥，同時應用控制理論加以控制，並將其中的模糊控制器加以修改成為—區段式模糊控制器，再進行四分之一車主動式懸吊系統之模擬分析，為了達到操控安全性及乘坐舒適性，因此本文的研究控制目標為車身之垂直加速度及輪胎之觸地力。
    　　本文中第一種採用的閥為壓力伺服閥，分別應用PID控制器、模糊控制器、區段式模糊控制器作四分之一車主動式懸吊系統的模擬，並探討各控制器間對於車輛的操控安全性及乘坐舒適性之改善情形，找出何種控制器對於車輛的減振效果最好。
    　　本文中第二種採用的閥為高速電磁閥，並配合脈寬調變法則（PWM），來達到近似連續控制的效果，再將其的模擬結果與之前使用壓力伺服閥的模擬結果作安全性及舒適性之性能比較，並探討何種方式對於車輛的減振效果較好。

    　　To improve the riding comfort of cars, many active suspension papers have been proposed. Most of these researches adopt servovalves as control valves and the experimental results are good. In this paper author adopts separately two different control valves, pressure servovalve and high-speed solenoid valve, and apply a modified fuzzy controller - Fuzzy Controller of Discontinuous Gain Modulator - to simulate and analyze the vibration condition of the active suspension system of a quarter car. For the riding comfort and handling safety, the purpose of the paper is vertical acceleration of body and tire force.

    　　The first system this paper proposes adopts pressure servovalve and PID controller、fuzzy controller and fuzzy controller of discontinuous gain modulator are employed separately in simulation. The purpose is to find which controller can improve vibration the most effectively.

    　　The second system this paper proposes adopts high-speed solenoid valve and match up pulse width modulation method (PWM) to realize the quasi-continuous control. Finally, this paper compares the result of simulation of using pressure servovalve and solenoid valve and try to find which method will be better in reducing vibration of body.

    中文摘要………………………………………………………………I 英文摘要………………………………………………………………II 誌謝……………………………………………………………………III 目錄……………………………………………………………………IV 圖目錄…………………………………………………………………VIII 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………………………………………3 　　1-3 各式懸吊系統的元件與作用原理…………………………5 　　1-4 主動式與半主動式懸吊系統之比較………………………6 　　1-5 文獻回顧……………………………………………………7 　　1-6 懸吊系統的優劣評斷………………………………………8 　　1-7 研究目的與動機……………………………………………10 第二章　主動式懸吊系統架構與數學模式…………………………12 　　2-1 主動式懸吊系統之架構……………………………………12 　　2-2 主動式懸吊系統之運動方程………………………………14 　　2-3 液壓動力組件及其數學模式………………………………15 　　　　2.3.1 壓力伺服閥控制……………………………………15 　　　　2.3.2 脈寬調變控制………………………………………22 第三章　控制器設計…………………………………………………28 　　3-1 PID 控制器設計……………………………………………28 　　　　3.1.1 前言…………………………………………………28 　　　　3.1.2 PID 控制器型式……………………………………29 　　　　3.1.3 使用Ziegler-Nichols Method做為PID參數調整依據……31 　　3-2 模糊控制器設計……………………………………………31 　　　　3.2.1 模糊控制理論………………………………………32 　　　　3.2.2 模糊控制器…………………………………………34 　　3-3 區段式模糊控制器設計……………………………………35 　　　　3.3.1 區段式模糊控制器結構……………………………36 　　　　3.3.2 歸屬函數……………………………………………37 　　　　3.3.3 模糊規則表…………………………………………38 　　　　3.3.4 控制區段選擇………………………………………39 　　　　3.3.5 比例因子選擇………………………………………39 　　　　3.3.6 模糊推論決策與輸出………………………………43 第四章　電腦模擬與結果討論………………………………………45 　　4-1 系統參數……………………………………………………45 　　4-2 四分之一車主動式懸吊系統模擬…………………………46 　　　　4.2.1 PID 控制器之模擬結果……………………………47 　　　　4.2.2 模糊控制器之模擬結果……………………………53 　　　　4.2.3 區段式模糊控制器之模擬結果……………………58 　　4-3 模擬結果討論………………………………………………65 第五章　脈寬調變控制法……………………………………………66 　　5-1 前言…………………………………………………………66 　　5-2 PWM 原理……………………………………………………67 　　5-3 區段式模糊脈寬調變控制器………………………………68 　　5-4 區段式模糊脈寬調變控制法之模擬結果…………………69 　　5-5 模擬結果討論………………………………………………76 　　　　5.5.1 PID 控制……………………………………………76 　　　　5.5.2 模糊控制……………………………………………76 　　　　5.5.3 區段式模糊控制……………………………………77 　　　　5.5.4 區段式模糊脈寬調變控制…………………………77 第六章　結論與建議…………………………………………………78 　　6-1 結論…………………………………………………………78 　　6-2 建議…………………………………………………………79 參考文獻………………………………………………………………80 附錄A …………………………………………………………………82 附錄B …………………………………………………………………90 自述……………………………………………………………………95

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    下載圖示 校內：2003-07-12公開
    校外：2003-07-12公開
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