论汽车主动悬架的控制方法

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1、独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：——日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、

2、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)武汉理工大学硕士学位论文第1章绪论1．1主动悬架系统的提出1．1．1被动悬架系统一般来讲，车辆悬架减振任务主要包括两个方面【11：第一是支撑车身重量并随路面运动，这就要求悬架具有较高的阻尼系数；第二是隔离随机路面不平度对车身的扰动，这要求悬架具有较低的阻尼系数，但由于低阻尼的缘故，车身又容易出现共振现象。可见，这两个方面的任务是相互矛盾的。被动悬架不可能同时解决这两个方面的问题，所以它通常是对这两个任务上进行折衷考虑后的可行性设计结果。这样的设计方法使

3、得被动悬架必然存在着如下的缺陷：(1)悬架元件仅响应局部的相对运动，且受到悬架静扰度与系统固有频率的平方成反比的约束，因此限制了悬架参数的取值范围。(2)g架参数不能随车辆的动态特性及激励的变化而任意进行调节。被动悬架这两个本质上的缺陷限制了其性能的进一步提高。首先，由于被动悬架参数的取值范围很小，加上平顺性与操纵稳定性对参数的矛盾要求，即便采用参数最优化方法也很难得到令人满意的结果。其次，被动悬架的后一个缺陷则使得车辆的平顺性在很大程度上取决于路面条件和载荷等环境因素，因此优化的结果只能保证车辆在某个特定路面条

4、件下获得最佳减振效果，一旦路面激励特性和车辆的载荷发生变化，悬架便不再最优。例如，按良好路面条件设计的悬架往往偏“软"，当车辆在崎岖路面上行驶或高速转向时容易发生悬架撞击限位块的现象；反之，选用劣质路面作为输入时，悬架则偏“硬"，不利于车辆平顺性。由于车辆的环境条件，包括道路条件、车速、载荷以及大气温度等的变化范围非常大，很难选定一个合理的激励作为输入，从而使得优化的作用不十分明显。为了克服被动悬架的这两个缺陷，人们尝试了很多办法，如使用非线性变刚度弹簧和车身高度调整，取得了一定的效果，但仍然不能从根本上消除上述

5、的两个缺陷。事实上，传统的被动悬架在性能提高方面的潜力目前已接近其极限，而主动悬架则为改善悬架性能提供了一条新的途径。武汉理工大学硕士学位论文1．1．2主动悬架系统主动悬架控制系统是一个闭环控制系统，它能根据系统的运动状态和当前的激励情况，主动做出反应来控制系统的振动，在控制过程中，可以根据外界输入。与系统状态的变化实时调节控制系统参数，以获得最好的减振效果。主动悬架通常可分为：有源主动悬架和无源主动悬架两大类。有源主动悬架一般又简称为主动悬架，如图1．1所示。图1-1汽车主动悬架镌量镐入主动悬架一般由执行机构和

6、控制决策部分构成。其基本原理是根据被控系统的动态特性，采用由外部输入能量的控制方法使被控系统实现减振。主动悬架系统的执行部分一般包括液压执行机构、动力源等，执行机构上装有控制器，它执行决策部分的命令。一般用力发生器完全地或部分地代替被动悬架中的弹簧和阻尼器。力的大小由控制规律决定。决策部分为一车载微机系统，包含各种传装置、测量仪器和信号反馈处理等系统。微机接收来自传感器的信号，经预定控制程序处理后，由控制器发出命令，决定执行机构所需的动作，从而形成闭环控制。主动悬架具有如下显著优点：(1)在悬架静扰度较小的前提下

7、，能获得较低的固有频率和动扰度。(2)悬架的动力学特性，不随汽车的载荷变化而改变。(3)对任何形式的激励均能做出快速的反应，并能根据激励的变化而使悬架变“硬”或变“软"。无源主动悬架又称为半主动悬架，如图1．2所示。2武汉理工大学硕士学位论文图1-2汽车半主动悬架，它由一个弹性元件和一个系数能在较大范围内调节的阻尼器构成。悬架的减振方式和工作原理与被动悬架相近。不同的是悬架参数在一定的范围内可以调节，以获得最佳减振性能。在车辆悬架中，弹性元件除了用于吸收和存储能量外，还得承受车体的静止质量，所以，在无源条件下，改

8、变刚度要比改变阻尼困难得多。所以目前大部分无源主动悬架实际上仅讨论阻尼的控制。与有源主动悬架相比，无源主动悬架的最大优点是工作是几乎不消耗动力，因此越来越受到人们的重视。本文中所述主动悬架均指有源主动悬架。主动悬架的出现已成为车辆工程理论和实践中的重大改革，它同时改善了车辆的舒适性和安全性。但是主动悬架的执行机构需要选用高精度的伺服缸(如液压缸、油气缸)，需要复杂的传感器