汽车悬架控制技术的概述new

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1、汽车悬架控制技术的概述关键词：车辆悬架控制方法摘要：对车辆悬架及其控制系统进行了较为全面的叙述，介绍了车辆悬架的类型与工作原理，着重对以现代控制理论为核心的车辆悬架控制方法予以比较和分析并作出相应的评价，对车辆悬架控制系统的发展方向和应用进行了研究，为深入研究车辆悬架控制系统提供有力的保证。悬架系统是车辆的一个重要组成部分。车辆悬架性能是影响车辆行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。传统的被动悬架一般由具有固定参数的弹性元件和阻尼元件组成，被设计为适应某一种路面，限制了车辆性能的进一步提高。20世纪70年代工业发达国家已经开始研究基于振动主动控制的主动、半主动悬架系统。近年来电子技

2、术、测控技术、机械动力学等学科的快速发展，使车辆悬架系统由传统被动隔振发展到振动主动控制。特别是信息科学中对最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络等的研究，不仅使悬架系统振动控制技术在现代控制理论指导下更趋完善，同时已开始应用于车辆悬架系统的振动控制，使悬架系统振动控制技术得以快速发展。随着车辆结构和功能的不断改进和完善，研究车辆振动，设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代车辆质量的重要措施。1悬架系统的类型与工作原理根据现代车辆对悬架提出的各种性能要求，悬架的结构形式和振动控制方法随时在更新和完善。悬架的结构形式很多，分类方法也不尽相同。按导向机构的形式，可分为独立悬架

3、和非独立悬架两大类。按控制力则可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种基本类型。1.1被动悬架一般的车辆绝大多数装有由弹簧和减振器组成的机械式悬架。其中，弹簧主要用来支承簧上质量的静载荷，而减振器主要用于控制响应特性。这种悬架系统的阻尼和刚度参数一般是通过经验设计或优化设计方法选择的，一旦确定，在车辆行驶过程中就无法随外部状态变化而改变。而对车辆悬架的要求：一是为提高转弯、制动等操纵过程的稳定性，要求悬架应具有高阻尼系数；二是为隔开随机路面不平对车辆的扰动，提高乘坐舒适性，要求悬架应具有低阻尼系数。被动悬架由于参数不能任意选择和调节，限制了其性能的进一步提高，因此，减振性能很差。1.2半

4、主动悬架半主动悬架由可变特性的弹簧和减振器组成。其基本工作原理是根据簧上质量相对车轮的速度响应和加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节可调弹簧的刚度或可调减振器的阻尼力。半主动悬架在产生力的方面近似于被动悬架，但是其阻尼系数或刚度系数是可变的。通常以改变减振器的阻尼力为主，将阻尼分为两级或三级，由人工选择或根据传感器信号自动确定阻尼级。半主动悬架的研究工作始于1973年，由D.A.Crosby和D.C.Karnopp首先提出。1984年日产公司研制出一种声纳式半主动悬架，它能通过声纳装置预测前方路面信息，及时调整悬架减振器的三种状态。另外，D.A.Crosby等人提出了阻尼连续可调

5、的半主动悬架系统。通过改变弹簧刚度构成的半主动悬架由Hu-bbard等人于1976年提出，弹簧刚度的改变是通过切换空气弹簧实现的。与机械弹簧相比，空气弹簧存在更多的优势。因此国外早在20世纪80年代就已将空气弹簧悬架应用于各种车辆，与被动悬架相比其减振效果好。1.3主动悬架主动控制悬架由弹性元件和一个力发生器组成。力发生器的作用在于改进系统中能源的消耗并供给系统以能量，该装置的控制目标是要实现一个优质的隔振系统，而又无需对系统作出较大的变化。因此，只需使力发生器产生一个正比于绝对速度负值的主动力，即可实现该控制目标。这种悬架的减振效果非常理想。主动悬架系统通常有两种形式，即由电机驱动的空

6、气式悬架和由电磁阀驱动的油气式悬架。日产和丰田公司的一些高级车上装载的油气式主动悬架，由一个电液比例阀（针阀）和一个机械式压力伺服滑阀构成压力控制阀。其工作原理是：当路面激励频率较低时，由计算机对控制阀的线圈施加一定的电流使针阀打开，在控制阀的出口处即产生一个与之成比例的输出油压，通过控制油压缸内的油压以控制车辆的振动；当路面激励频率适中时，主要由滑阀的机械反馈功能对油压缸内的油压进行伺服控制，从而进行车体减振；当激励频率较高时，则利用与油压缸连通的气体弹簧室吸收振动能量而达到减振。目前，主动悬架的商品化存在较大困难，一是硬件价格昂贵；二是能量消耗过大，仅用于排量较大的高档车型。近年来，

7、日产和丰田公司宣布在轿车上成功地应用了液力主动悬架，主要在高速赛车上进行了试验，其弯道行驶横向加速度可达到8g。因此，主动悬架研究的主要任务之一是减少功率消耗、提高控制系统的集成化。2车辆悬架控制系统的控制方法车辆悬架控制系统是一个含有许多不确定因素的非线性的机、电、液一体化系统，基于模型的线性控制策略受到很大的限制，也即用传统控制方法难以达到其预定的性能要求。目前应用于车辆悬架控制系统的控制方法主要有现代控制方法(如自适应控制方法