空气悬架(如汽车三联悬架)是汽车悬架系统的重要组成部分,由于其特有的振动频率低,弹性刚度可调,振动噪声小等优点,使得空气悬架系统在改善车辆行驶平顺性,乘坐舒适性和操纵稳定性方面有显著优势,并且在工程上具有广泛应用,因此选取车辆空气悬架系统作为研究对象。
在空气悬架系统仿真分析上,为了简化计算过程,通常将空气弹簧近似处理成刚度弹簧,或者忽略空气弹簧变形过程中有效面积和有效容积改变后空气弹簧内气体状态的表现,这种处理对于在工作过程中有效面积变化明显的空气弹簧会产生较大的误差,不能够真实的描述空气瘫痪的变刚度特性。
同时,在工程应用上,为了改善车辆空气悬架系统性能,提高车辆路面行驶平顺性,通常运用合适的控制方法和采用合适的悬架结构参数。在控制方法上,PID控制方法的优点是算法简单且易于实现,缺点是PID控制参数在大多数情况下需要手工整定,对于具有时变形和非线性的空气悬架系统,其控制效果存在一定的缺陷。模糊控制方法的优点是鲁棒性强,使用语言方法变成,不需要建立精确的数学模型,但其模糊控制规则建立较为困难,使得控制精度不高。模糊PID控制室在PID控制的基础上,运用模糊控制规则对PID控制参数进行整定,使PID控制参数在各个控制过程都最优,它有效的结合了模糊控制鲁棒性强和PID控制方法简单的优点,其缺点是模糊控制规则复杂,隶属度函数的选取也需要依靠经验。
通过对空气弹簧弹性特性的分析,建立了空气弹簧的弹性模型,考虑了空气弹簧的变刚度特性。同时以2自由度的1/4产量空气悬架系统为研究对象,将PSO优化算法与PID控制策略相结合后应用于车辆空气悬架系统的控制,由空气悬架系统的仿真分析结果可知,在不同的车速和不同的行驶路面等级下,运用PSO-PID控制的悬架性能指标都得到了有效降低,空气悬架的工作空间能够充分的利用,有效的改善了车辆的性能,提高了汽车的形式平顺性和舒适性。