Intelligent tuning of fractional-order PID control for performance optimization in active suspension systems

PID控制器 控制理论(社会学) 主动悬架 悬挂(拓扑) 控制工程 计算机科学 控制(管理) 工程类 数学 温度控制 执行机构 人工智能 同伦 纯数学
作者
Yusheng Wang,Shaojie Zhang,Haodong Guo,Xiwen Tian,Zhifei Wu
出处
期刊:Journal of Vibration and Control [SAGE Publishing]
被引量:1
标识
DOI:10.1177/10775463251348002
摘要

Vehicle suspension systems play a critical role in enhancing ride comfort, road handling, and safety, especially under rough road conditions. However, conventional passive and PID-controlled systems often struggle to maintain optimal performance due to nonlinear dynamics and varying road disturbances. Motivated by these limitations, this study aims to develop a robust and adaptive control strategy to improve suspension performance. An enhanced Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is applied to tune a Fractional-Order Proportional-Integral-Derivative (FOPID) controller, addressing the parameter tuning challenges of traditional methods. A quarter-vehicle active suspension model was established in MATLAB/Simulink, and the controller was optimized using a fitness function based on vehicle body acceleration, suspension working space, and dynamic tire displacement. Simulation results demonstrate that the proposed PSO-FOPID controller achieves significant improvements, reducing these performance indicators by 73.25%, 71.78%, and 69.17% compared to a passive suspension system, and outperforming a Model Predictive Control (MPC) strategy by 40.89%, 16.67%, and 69.17%, respectively. Real-vehicle experiments further confirm the controller’s robustness and adaptability under complex road conditions, validating its potential for improving ride comfort, stability, and suspension effectiveness.
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