汽车主动悬架控制策略述评

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1、汽车主动悬架控制策略述评1吕毅宁作者简介:吕毅宁（1977-）,男（汉），山东蒙阴，博士,E-mail:lvyining@tsinghua.org.cno文摘：本文对主动悬架的控制策略方面的研究进行了总结。对具有二次型性能指标的线性故优控制、自适应控制、预测控制、模糊控制、神经网络控制等几个典型的控制策略所采用的控制方法和选取的性能指标进行了简单描述，并对采用各控制策略的主动悬架控制系统的数值模拟结果相互之间或者和彼动悬架的结果进行了比较。比较结果显示，相对于被动悬架，采用各种不同控制策略的主动悬架系统都能够改善汽车的减振性能：不同的控制策略対于减震性能

2、的改善程度不同。最后，对现冇的主动悬架控制策略的研究方法和本领域中的-些新的研究方向作了一些探讨。关键词：主动悬架；控制；汽车；汽车模型中图分类号：TB11悬架系统是车辆的重要部件，对车辆的行驶平顺性、安全性和稳定性都有着重要的影响。悬架的发展经历了彼动悬架、半主动悬架和主动悬架等几个阶段。被动悬架的弹性和阻尼特性不能随着汽车所处的不同的行驶工况而变化，因此对其只能选择一组折衷的参数，不能保证任何路况下的平顺性等性能。半主动悬架具有阻尼比离散或连续可调的阻尼器或刚度离散或连续町调的弹性元件，因此在一定的路况变化范闌内可以实现车辆性能的改善。主动悬架是在传

3、统悬架原冇的弹性和阻尼元件（或没有阻尼元件）的基础上加一个动力装置，从而实现在任意工况下汽车性能的改善。下面图1—图5是几种悬架的原理简图。其中，图1所示的是被动悬架的，图2、图3是半主动悬架的，图4、图5是主动悬架的原理简图。半主动悬架和主动悬架都有悬架特性调节功能。这些调节功能是指按照菜控制律改变悬架的特性以使车辆适应不同的工况，因此控制律的设计对于主动悬架特性的发挥起着重要作用。本文就针对国内对主动悬架的控制策略方而的研究进行了总结，并对控制策略的研究方法和一些新的研究方向作了一些探讨。1.几种典型的主动悬架控制策略真实路面激励卜的悬架系统是一个随

4、机振动系统，因此应该用随机最优控制方法来控制该系统。但是该方法在线计算虽大，而R对阶次较敏感M，o而fl由于悬架控制系统固冇的复杂性，很难对其建立一个全面而简洁的控制模型，因此，人们又提出了各种不同的控制策略。根据国内统计的资料，现已提出的控制策略主要有以下几种。1.1具有二次型性能指标的线性最优控制具有二次型性能指标的线性最优控制在理论上比较成熟，算法简单，因此得到广泛重视。由于釆川的车辆模型的不同，采用的二次型性能指标也不尽相同。采用如图4、图5所示的1/4车辆模型的控制策略就单纯减小垂直方向加速度；采用如图6所示1/2车辆模型的控制策略则除了要减小

5、垂肓方向加速度还要减小俯仰加速度；而图7所示的整车模型则同时还考虑要减小侧倾加速度。此外，还可以考虑更加复杂的和接近实际车辆的模型来建立状态方程和提出性能指标。由于线性最优控制理论是在时域屮对减振器系统进行优化的，因此应用传统的二次型性能指标对不同频率的振动是不加区分的。实际上，人对不同频率的等强度振动的反应是不同的，而且对于不同方向的振动也不相同，文献［2］中据此提出了一个在频域中加权的二次型性能指标。用1/4车辆模世，対被动悬架、采用不考虑频率加权的二次型性能指标的线性最优控制主动悬架和采用频域中加权的二次型性能指标的线性最优控制主动悬架的性能进行数

6、值模拟，可以发现相对于被动悬架，主动悬架能够有效地降低汽下簧载质量的垂直振动加速度，采川频域计权形式二次型性能指标的主动悬架可以进一步降低车身在坐姿乘员敏感频率范I制内的振动强度。mVanableDamper图2.可变阻尼半主动悬架图6.具有两个自由度的车辆模型1~1^3I—musVariableDamper图3.可变刚度半主动悬架图&简单的整车模型图7.具有四个自由度的车辆模型A/WdHydraulicActuatorms图4.低带宽主动悬架msmusHydraulicActuator图5.高带宽主动悬架1.2汽车主动悬架的自适应控制文献［1］中将汽车

7、悬架系统作为一个参数时变系统，考虑到要使该系统在各种状态下都貝•有良好的隔振效果，需耍使相应的控制系统具有参数口适应功能。以最小方差的校正控制方法对系统进行控制，相对于随机最优控制方法，可以达到克服随机扰动和算法实时性的n的。采用口校正控制策略，并利用高速开关阀控制的液气油缸作为执行器对釆川主动悬架系统的1/4车辆模型（如图5所示）进行理论分析和数值仿真。通过参数固定控制器和自校止控制器控制效果的比较分析证明，固定参数控制器对于主动悬架这样的吋变系统是不合适的;仿真结果表明，自校止控制在减少轮胎动载荷和选址质量加速度方面都达到令人满意的效果。耍使汽午悬置

8、系统在各种状态下都有良好的减振降荷特vV1性，考虑采川具冇变参数适应功能的控制系