篇一：基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真
《现代控制理论及其应用》课程小论文
基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真
学院：机 械 工 程 学 院 班级：ＸＸＸＸ（XX） 姓名： X X X
2015年6月3号
河 北 工 业 大 学
目录
1、研究背景................................................................................................................................. 3 2、仿真系统模型的建立............................................................................................................. 4
2.1被动悬架模型的建立..................................................................................................... 4 2.2主动悬架模型的建立..................................................................................................... 5 3、LQG控制器设计 ................................................................................................................... 6 4、仿真输出与分析..................................................................................................................... 7
4.1仿真的输出..................................................................................................................... 7 4.2仿真结果分析................................................................................................................. 9 5、总结....................................................................................................................................... 10 附录：MATLAB程序源代码 ................................................................................................... 11
（一）主动悬架车辆模型................................................................................................. 11 （二）被动悬架车辆模型................................................................................................. 12 （三）均方根函数............................................................................................................. 13
1、研究背景
汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器组成,是车身与车轴之间连接的所有组合体零件的总称,也是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切力传递装置的总称,其主要功能是使车轮与地面有很好的附着性,使车轮动载变化较小,以保证车辆有良好的安全性,缓和路面不平的冲击,使汽车行驶平顺,乘坐舒适,在车轮跳动时,使车轮定位参数变化较小,保证车辆具有良好的操纵稳定性。
(a)被动悬架系统 (b)半主动悬架系统 图1 悬架系统
(c)主动悬架系统
汽车的悬架种类从控制力学的角度大致可以分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架3种（如图1所示）。目前,大部分汽车使用被动悬架 ,这种悬架在路面不平或汽车转弯时,都会受到冲击,从而引起变形,这时弹簧起到了减缓冲击的作用,同时弹簧释放能量时,产生振动。为了衰减这种振动 ,在悬架上采用了减振器 ,这种悬架作用是外力引起的,所以称为被动悬架。半主动悬架由可控的阻尼及弹性元件组成 ,悬架的参数在一定范围内可以任意调节。主动悬架是在控制环节中安装了能够产生上下移动力的装置,执行元件针对外力的作用产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷,即路面的反作用力。随着电控技术的发展，微处理器在车辆中的应用已经日趋普遍,再加上作动器、可调减振器和变刚度弹簧等重大技术的突破,使人们更加注对主动悬架系统的研究。
车辆悬架的特性可以从车身垂直加速度,悬架动行程以及轮胎动位移来研究。本文对主动悬架采用LQG最优设计策略,利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,分别对被动悬架与主动悬架建立动力学模型,并对两种悬架的仿真结果做了详细的比较分析与说明。
2、仿真系统模型的建立
2.1被动悬架模型的建立
根据牛顿运动定律，利用1/4车辆模型特性，建立被动悬架1/4车辆的动力学模型。其中mb代表车身质量（kg），mw代表车轮质量（kg），xb代表车身位移（m），xw代表车轮位移（m），Ks代表悬架弹簧刚度（N/m），Kt代表轮胎刚度（N/m），Cs代表悬架阻尼（N·s/m），xg代表路面位移（m），xb代表车身加速度（m/s2），xw代表车轮速度（m/s），xw代表车轮加速度（m/s）。图2为被动悬架单轮车辆
mbxb??Ks(xb?xw)?Cs(xb?xw)
（1） （2）
mwxw?Ks(xb?xw)?Kt(xg?xw)?Cs(xb?xw)
图2 1/4车辆被动悬架模型
引用路面输入模型为：
xg??2?f0xg(t)?2t)
（3）
式中：f0为下截止频率（Hz）；G0为路面不平度系数（m3/cycle），v0为前进车速（m/s）；w为数字期望为零的高斯白噪声。
选取状态变量为：X?[xb xw xb xw xg]T，结合式（1）、式（2）、式（3），将系统运动方程及路面激励写成矩阵形式，得出系统空间状态方程：
X?AX?BU?FW
（4）
式中，A为状态矩阵；F为输入矩阵；W=（w（t）），为高斯白噪声输入矩阵。其值如下：
?Cs
??m
b??Cs?A??mw
?1??0?0?
Csmb?Csmw010
?Ksmb
Ksmb?Kt?Ks
mw
000
?
??
??
?Kt?
??
mw?；F??
?0?
??
0??2?
?
?2?f0??
Ks
mw000
??0?
?0?。
?00
将车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移作为性能指标：Y=[xb (xb?xw) (xw?xg)]T。则可将性能指标写成状态变量及输入信号的线性组合形式：
Y?CX
1000
0010000010
0??0?0??。 0?1??
（5）
?1
??0
式中，C为输入矩阵：C??0
??0?0?
2.2主动悬架模型的建立
同理，运用牛顿运动定律，利用1/4车辆模型特性，建立一个具有主动悬架1/4车辆的动力学模型。其中Us为作动力控制力。图3为主动悬架单轮车辆模型。
图3 1/4车辆主动悬架模型
篇二：基于MATLAB的车牌识别毕业设计
基于MATLAB的车牌识别研究
摘要
汽车牌照自动识别系统是近几年发展起来的计算机视觉和模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一。在车牌自动识别系统中，首先要将车牌从所获得的图像中分割出来，这是进行车牌字符识别的重要步骤，定位准确与否直接影响车牌识别率。
本次毕业设计首先对车牌识别系统的现状和已有的技术进行深入的研究，在研究的基础上开发出一个基于MATLAB的车牌识别系统，通过编写M文件，对各种车辆图像处理方法进行分析、比较，提出了车牌预处理、车牌粗定位何静定位的方法。本次设计采取的是基于边缘检测，先从经过边缘提取后的车辆图像中提取车牌特征，进行分析处理，从而初步定出车牌的区域，再利用车牌的先验知识和分布特征对车牌区域二值化图像进行处理，从而得到车牌的精确区域，并且取得了较好的定位结果。
关键词：识别率 车牌定位 二值化 边缘检测
Abstract
The subject of the automatic recognition of the most significant subiects that are improved from the connection of computer vision and pattren recognition .In LPSR ,the first step is for locating the license plate in the captured image which is very important for character recognition .The recognition correction rate of license plate is goverment by accurate degree of license plate location .
The graduation project first in-depth study on the status of the license plate recognition systems and existing technology, on the basis of the study developed a matlab-based license plate recognition system, a variety of vehicles, image processing, through the preparation of the M-fileanalysis of the proposed license plate pretreatment, the positioning of the coarse license plate positioning Jing. The design is taken based on edge detection, start to extract the license plate characteristics after the vehicle image edge extraction, analysis and processing, which initially identified the license plate area, then use the prior knowledge and distribution characteristics of the license plate plate region binary image processing, resulting in a precise area of the license plate, and has made good positioning results.
Key words: Recognition rate Location of the platebinary image
Checked up for the edge
目录
摘要................................................................................................................................................... 1
前言................................................................................................................................................... 4
第一章 绪论 ..................................................................................................................................... 5
1.1、课题研究背景和意义 ...................................................................................................... 5
1.2、国内外研究概况及发展趋势 .......................................................................................... 6
1.3车牌定位的意义 ................................................................................................................. 7
第二章 MATLAB简介 ................................................................................................................... 8
2.1.MATLAB发展历史 ........................................................................................................... 8
2.2MATLAB的语言特点 ........................................................................................................ 9
第三章 车牌定位 ........................................................................................................................... 11
3.1 车牌定位的主要方法 ...................................................................................................... 11
3.1.1 基于直线检测的方法 ........................................................................................... 11
3.1.2 基于阈值化方法 ................................................................................................... 12
3.1.3 基于灰度边缘检测方法 ....................................................................................... 12
3.1.4 基于彩色图像的车牌定位方法 ........................................................................... 13
3.2研究内容及实验方案 ....................................................................................................... 14
3.2.1研究内容 ................................................................................................................ 14
3.2.2 车牌识别系统研究的方案和方法 ....................................................................... 14
3.3 图像的读取 ...................................................................................................................... 15
3.4 预处理及边缘提取 .......................................................................................................... 17
3.4.1 图象的采集与转换 ............................................................................................... 17
3.4.2 图像预处理 ........................................................................................................... 17
3.4.3 图像增强 ............................................................................................................... 18
3.4.4灰度变换 ................................................................................................................ 18
3.4.5 图象平滑的介绍 ................................................................................................... 20
3.4.6边缘检测 ................................................................................................................ 21
3.4.7图像的腐蚀 ............................................................................................................ 22
3.5 牌照的定位和分割 .......................................................................................................... 23
3.5.1 牌照区域的定位和分割 ....................................................................................... 24
3.5.2 牌照区域的分割 ................................................................................................... 24
3.5.3车牌进一步处理 .................................................................................................... 24
3.6 图像边缘提取及二值化 .................................................................................................. 25
3.7 形态学滤波 ...................................................................................................................... 29
3.8 车牌提取 .......................................................................................................................... 31
第四章 字符的分割与识别 ........................................................................................................... 32
4.1 字符分割与归一化 .......................................................................................................... 32
4.2 字符的识别 ...................................................................................................................... 33
总结和体会 ..................................................................................................................................... 36
谢辞................................................................................................................................................. 37
前言
随着交通问题的日益严重，智能交通系统应运而生。从20世纪90年代起，我国也逐渐展开了智能交通系统的研究和开发，探讨在现有的交通运输网的基础上，提高运输效率，保障运输安全。
汽车牌照自动识别系统是近几年发展起来的计算机视觉和模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一。车牌识别的目的是对摄像头获取的汽车图像进行预处理，确定车牌位置，提取车牌上的字符串，并对这些字符进行识别处理，用文本的形式显示出来。车牌自动识别技术在智能交通系统中具有重要的应用价值。在车牌自动识别系统中，首先要将车牌从所获取的图像中分割出来，这是进行车牌字符识别的重要步骤，定位准确与否直接影响车牌识别率。
车牌自动识别系统作为一种交通信息的获取技术在交通车辆管理、园区车辆管理、停车场管理有着特别重要的应用价值，受到业内人士的普遍关注。车辆自动识别系统由三部分组成，其中车牌定位作为最关键的技术，成为重点研究的对象。
车牌定位的成功与否及定位的准确程度将会直接决定后期能否进行车牌识别及识别的准确度。由于在现实中，汽车的车牌图像收到光照、背景、车型等外界干扰因素以及拍摄角度、远近等人为因素的影响，造成图像受光不均匀，车牌区域不明显，给车牌区域的提取带来了较大的困难。
车牌定位的方法有很多种，目前比较经典的定位方法大都在基于灰度图像的基础上，本次设计就针对灰度图像的定位进行了研究。针对不同背景和光照条件下的车辆图像，提出了一种基于灰度变换特征进行车牌定位的方法。依据车牌种不同区域的灰度分布，车牌定位可以首先将彩色车牌进行灰度化然后再进行车牌定位。
第一章 绪论
1.1、课题研究背景和意义
随着汽车数量的迅速上涨，逐渐向自动化和实时性的智能化管理进行转变。汽车智能化的重要环节就是牌号的自动识别系统，主要使用仓储式立体库以及无人值守停车场管理、交通控制与诱导、不停车自动收费以及违章车辆以及车辆安全防盗等领域。牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。该技术具有良好的研究价值和广阔的应用前景。
车辆牌照自动识别技术是智能交通系统的一个重要组成部分，它在交通管理与监控中有着广泛的应用。车辆牌照识别系统技术能够从一副车辆图像中准确定位车牌图像，经过字符切分和识别后实现车辆牌照的自动识别，从而为以上应用提供信息和基础功能。目前，车牌识别系统主要应用于以下领域：
(1) 停车场管理系统。利用车牌识别技术对出入的车辆车牌号进行识别和匹配，与停车卡结合实现自动计时、自动收费的车辆收费管理系统。
(2) 高速公路超速自动化管理系统。以车牌号自动识别技术为基础，与其它高速高科技技术手段结合，对高速公路交通状况进行自动监测、自动控制，从而降低交通事故的发生率，确保交通顺畅。
(3) 公路布控。采用车牌技术对重点车辆进行识别，快速报警，即可有效查找被盗车辆，又可作为公安、检察机关体工对犯罪嫌疑人的交通工具的跟踪和检查的技术手段。
(4) 城市十字路口的“电子警察”。可以对违章车辆进行责任追究，也可以辅助进行交通流量统计，交通检测和疏导。
(5) 小区车辆管理系统。社区保安系统将出入社区的车辆通过车牌识别技术进行记录，将结果与内部的车辆进行对比，可以实现实时监管。
篇三：(毕业设计)CA1046轻型货车悬架系统设计毕业论文
摘 要
随着汽车工业的发展，人们对汽车的乘坐舒适性和安全性的要求逐渐提高，
因此对汽车的悬架系统和减振器也提出了更高的要求。本次设计题目是CA1046轻型货车的前后悬架系统设计。
所设计悬架系统的前悬架采用钢板弹簧非独立式悬架，后悬架是由主副簧组
成，也是钢板弹簧非独立式悬架。然后对主要性能参数进行确定，在前悬的设计中首先设计了钢板弹簧，包括弹簧断面形状的选择，材料和许用应力的校核，和方案布置的设计，还有减振器的选择。在后悬架系统设计中主要对主副钢板弹簧进行了设计。
最后采用MATLAB软件对悬架系统的平顺性进行了编程分析，目的是判断所设
计的悬架平顺是否满足要求。结论是没有不舒适性。因而对提高汽车的动力性、经济性和操纵稳定性是有利的。
关键词：悬架设计；钢板弹簧；平顺性；货车
Abstract
With the development of the Automobile industry, people have been promoting
the requirement for the safety and ride comfort quality of the vehicle. As a result, there is a higher demand on the suspension and the shock absorber system of the vehicle. The title of this thesis is the design of front and rear suspension systems of CA1046 truck.
The front suspension system is the leaf spring, dependent suspension. The rear
suspension system consists of the main spring and the helper spring and it is also the leaf spring, dependent suspension. In the procedure of the design we made certain the structural style of the suspension system in the first, then we made certain the main parameters. In the design of the front suspension we designed the leaf spring firstly, including the selection of section shape of leaf spring, material and allowable stress and the design of scheme, moreover the design of shock absorber. In the design of rear suspension we carried out the design of the main spring and the helper spring.
In the final design stage, the MATLAB software is used to analyze the ride
comfort of the suspension system by programming. The aim is whether suspension ride quality meets to the performance requirement. The results indicate that there is no uncomfortableness for the car on road. Therefore, it is helpful for the dynamical, economical and handling performances of the vehicle.
Key words: Suspension Design; Leaf spring; Ride Comfort; Truck
目 录
第1章 绪 论 ..................................................... 1
第2章 悬架系统的结构与分析 ...................................... 3
2.1 悬架的功能和组成 ................................................................................... 3
2.2 汽车悬架的分类 ....................................................................................... 3
2.3 悬架的设计要求 ....................................................................................... 4
2.4 悬架主要参数 ........................................................................................... 4
2.4.1 悬架的静挠度fc及刚度c ............................................................. 5
2.4.2 悬架的动挠度 fd ............................................................................ 5
2.4.3 悬架弹性特性 ................................................................................ 5
2.4.4 悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配 .................................... 7
2.4.5 钢板弹簧结构 ................................................................................ 7
第3章 前后悬架系统的设计 ........................................ 9
3.1前悬架系统设计 ........................................................................................ 9
3.1.1钢板弹簧的设计 ............................................................................. 9
3.1.2.钢板弹簧的验算 ........................................................................... 11
3.2后悬架系统设计 ...................................................................................... 13
3.2.1主、副钢板弹簧结构参数 ........................................................... 13
3.2.2钢板弹簧的验算 ........................................................................... 15
第4章 减振器设计 ............................................... 17
4.1减振器分类 .............................................................................................. 17
4.2前后悬架减振器计算 .............................................................................. 17
4.2.1相对阻尼系数和阻尼系数 ................................................................... 17
4.2.2最大卸荷力 ........................................................................................... 18
4.2.3工作缸直径 ........................................................................................... 18
第5章 平顺性分析和编程 ......................................... 20
5.1平顺性的概念 .......................................................................................... 20
5.2平顺性的评价方法 .................................................................................. 20
5.3平顺性的分析 .......................................................................................... 21
第6章 结论 ..................................................... 25
参考文献 ........................................................ 26
致 谢 ........................................................... 27
附 录 Ⅰ： 程序 ................................................. 28
附 录 Ⅱ：外文资料 .............................................. 32
附 录 Ⅲ：中文翻译 .............................................. 35
第1章 绪 论
悬架是汽车的车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。它的作用是弹性
地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适，使汽车在行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。
悬架是汽车中的一个重要组成部分，它把车架与车轮弹性地连接起来，关系
到汽车的多种使用性能。悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”
以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。
现代汽车悬架的发展迅速，不断出现崭新的悬架装置。按控制形式不同分为
被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，汽车姿态只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼
现代汽车对平顺性和操纵稳定性和舒适性的要求越来越高，已成为衡量汽车
性能好坏的标准。
悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳
定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的组成之一。
汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架刚度和簧载质量所
决定。人体所习惯的垂直振动频率约为1～1.6Hz。车身振动的固有频率应接近或处于人体适应的频率范围，才能满足舒适性要求。在悬架垂直载荷一定时，悬架刚度越小，固有频率就越低，但悬架刚度越小，载荷一定时悬架垂直变形就越大。这样若没有足够大的限位行程，就可能会撞击限位块。若固有频率选取过低，很可能会出现制动点头，转弯侧倾角大，空载和满载车身高度变化过大。一般货车固有频率是1.5～2Hz，旅行客车1.2～1.8Hz，高级轿车1～1.3Hz。另外，当悬架刚度一定时，簧载质量越大，悬架垂直变形也越大，而固有频率越低。空车时