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研究生:吳宗翰
研究生(外文):Tsung-Han Wu
論文名稱:應用PID及類神經網路於主動式懸吊系統之控制研究
論文名稱(外文):Control Study of a Vehicle Aactive Suspension System Using PID and Neural networks
指導教授:任志強任志強引用關係
指導教授(外文):Jyh-Chyang Renn
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:主動式懸吊PID控制類神經網路控制
外文關鍵詞:Active suspension systemMATLAB/SimulinkNeural networksPID control
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本論文主要目的是研究當車體受到外來路面的干擾時能即時改變主動式懸吊系統的位置並追蹤控制之相關問題,以達到主動式懸吊系統之操控目的。本文提出了二種控制架構,一為PID控制系統,另一為類神經網路控制系統,後者已達到最佳的控制功能。類神經網路是由諸多神經元連結而成的網路系統,而且具有線上學習的功能與鑑別的能力,所以提出了類神經網路控制器,其中學習過程是利用倒傳遞演算法調整連結權重值,使得懸吊系統的輸出與目標值之間的誤差減小,而控制器之主要目的是控制主動式懸吊系統的輸出位置,以降低誤差,改善車輛的橫向平穩性。
本論文進一步以MATLAB/Simulink軟體來建構控制系統程式並進行動態模擬,由模擬結果可以發現,本文所提出之二種控制架構對於車體振動量和加速度均有明顯的抑制效果。最後利用本文所建構的1/4T主動式懸吊系統實驗裝置,驗證了主動式懸吊不論是在追蹤性能的提昇或是汽車乘坐舒適性的改善均具有顯著的效果。
The main purpose of this thesis is to research on the car suspension system subjected to different road profiles and achieve the purpose of the control of active suspension system. Two controllers are utilized in this thesis, one is PID control system and the other is neural networks. The latter can achive the best results. Neural networks is a control system that connected by neuros. And it has abilities of on-line learning and identification. The learning process used EBP to adjust weighting. It decrease to the error of active suspension system. The purpose of controler is to control output position of active suspension system to decrease errors and improve steady of vehicle.
This thesis used the MATLAB/Simulink to design moden control system and to do dynamic simulation. From the result of simulations, we can find that the two control theory have obvious inhibition about body deflection and acceleration. Finally, a quarter vehicle active suspension test rig is constructed. The experimental results show that the active suspension system exhibits superior performance of force tracking and significant improvement of the ride quality.
中文摘要 ------------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要 ------------------------------------------------------------------------------- ii
誌謝 ------------------------------------------------------------------------------- iii
目錄 ------------------------------------------------------------------------------- iv
表目錄 ------------------------------------------------------------------------------- vi
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------------- vii

一、 緒論------------------------------------------------------------------------ 1
1.1 研究背景------------------------------------------------------------------- 1
1.2 研究動機------------------------------------------------------------------ 5
1.3 研究目的------------------------------------------------------------------ 6
1.4 文獻回顧------------------------------------------------------------------ 6
1.5 研究的方向與論文架--------------------------------------------------- 7

二、 主動式懸吊系統之架構與數學模------------------------------------ 8
2.1 主動式懸吊系統的描述------------------------------------------------ 8
2.2 主動式懸吊系統的主要系統架構及其方程------------------------ 10
2.2.1 液壓伺服位置控制系統------------------------------------------------ 10
2.2.2 懸吊系統運動方程式--------------------------------------------------- 12
2.2.3 主動式懸吊系統之PID控制器設計方塊圖------------------------ 14
2.4 實驗設備------------------------------------------------------------------ 15
2.4.1 懸吊機構部份------------------------------------------------------------ 18
2.4.2 電控系統部分------------------------------------------------------------ 19
2.4.3 懸吊系統各種感測器信號處理與量測------------------------------ 21
2.5 MATLAB/Simulink與ADAMS/VIEW連結----------------------- 23
2.5.1 以ADAMS建構1/4 T主動式懸吊模型---------------------------- 23
2.5.2 ADAMS與MATLAB/Simulink 之連結介面---------------------- 24

三、 控制理論介紹------------------------------------------------------------ 26
3.1 PID控制理論------------------------------------------------------------- 26
3.1.1 PID控制------------------------------------------------------------------- 26
3.1.2 PID控制的調整法------------------------------------------------------- 28
3.1.3 臨界靈敏度調整法------------------------------------------------------- 29
3.2 類神經網路控制理論---------------------------------------------------- 30
3.2.1 神經元模型---------------------------------------------------------------- 30
3.2.2 類神經網路架構---------------------------------------------------------- 34
3.2.3 類神經網路的學習法則------------------------------------------------- 37
3.2.4 類神經網路控制器架構------------------------------------------------- 39
3.2.5 傳導神經網路------------------------------------------------------------- 42
3.2.6 倒傳遞類神經網路的學習演算法------------------------------------- 44

四、 PID控制器設計之模擬與實驗結果---------------------------------- 52
4.1 簡介------------------------------------------------------------------------- 52
4.2 實驗台各項參數數據---------------------------------------------------- 53
4.3 1/4 T主動式懸吊系統模擬--------------------------------------------- 54
4.4 動式懸吊系統之PID控制器設計方塊圖---------------------------- 56
4.5 1/4 T主動式懸吊系統實驗--------------------------------------------- 60
4.6 MATLAB/Simulink與ADAMS/VIEW連結模擬結果------------ 64

五、 纇神經網路控制器設計之模擬與實驗結果------------------------ 67
5.1 簡介------------------------------------------------------------------------ 67
5.2 主動式懸吊系統之類神經網路控制器設計方塊圖--------------- 67
5.3 1/4 T主動式懸吊系統實驗-------------------------------------------- 71

六、 結論與未來展望---------------------------------------------------------- 76
6.1 結論------------------------------------------------------------------------- 76
6.1.1 模擬分析比較------------------------------------------------------------- 76
6.1.2 實驗分析比較------------------------------------------------------------- 79
6.1.3 結果分析------------------------------------------------------------------- 83
6.2 未來展望------------------------------------------------------------------- 83

參考文獻 --------------------------------------------------------------------------------- 85
自傳 ------------------------------------------------------------------------------- 86
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 蔡仁厚:〈王陽明「大學問」思想析論〉《鵝湖》第十二卷第五期(1986年11月),頁21-30。
2. 劉述先:〈論陽明哲學之朱子思想淵源〉《香港中文大學中國文化研究所學報》第十五卷抽印本(1984年),頁1-19。
3. 岑溢成:〈大學之單行及改本問題評議(下)〉《鵝湖》一○二期(1983年12月),頁36-44。
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5. 曾昭旭:〈朱子、陽明與船山之格物義〉《鵝湖》第五卷第六期(1979年12月),頁9-14。
6. 蔡仁厚:〈王陽明「經學即心學」的基本義旨—––「稽山書院尊經閣記」之疏解〉《中華文化復興月刊》第八卷第九期(1975年9月),頁50-52。
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8. 杜維明:〈王陽明答周道通書五封〉《大陸雜誌》第四十七卷第二期(1973年8月),頁7-13。
9. 杜維明:〈日本天理大學藏「王陽明講學答問并尺牘」卷初探〉《大陸雜誌》第四十六卷第三期(1973年3月),頁28-35。
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11. 陳來:〈王陽明與陽明洞—––王陽明越城活動考〉《九州學刊》第二卷第三期(1988年4月),頁41-50。
12. 黃進興:〈理學、考據學與政治:以《大學》改本的發展為例證〉《中央研究院歷史語言研究所集刊》第六十本第四分(1989年12月),頁889-916。
13. 荒木見悟著,連清吉譯:〈陽明學的心學特質〉《中國文哲研究通訊》第二卷第四期(1992年12月),頁1-8。
14. 吳冠宏:〈陽明對《孟子》「盡心」章之詮釋試探—––兼論孟子原義與朱、王所解之比較〉《中國文學研究》第八卷(1994年5月),頁137-155。
15. 蔡仁厚:〈王陽明對心性工夫的指點—––「傳習錄.答陸原靜第二書」疏解〉《中華文化學報》第一卷(1994年6月),頁149-160。
 
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