半主动悬架振动控制方法研究文献综述

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1、文献综述半主动悬架振动控制方法研究一、前言由于现代生活的不断提高，汽车已经步入很多人的生活之中。人们对汽车的要求已经不仅仅是满足交通便捷，更是对汽车的安全和舒适性提出了更高的要求了。汽车悬架系统是指车身与车轴之间的一切力连接装置的总称，是提高汽车平顺性和操纵稳定性的重要结构之一。[1]对汽车悬架的振动控制始终是衡量汽车性能的一个重要指标，是影响车辆行驶平稳性和驾驶舒适性以及汽车零部件寿命的重要因素。不合格的悬架非但不能带来舒适感，还会加速零件的老化，产生噪音影响环境，严重的可能会有引起操作失误，酿成交通事故。所以当

2、前对车辆悬架的振动控制研究是一个重要的课题。目前悬架振动的控制系统大致分为3种：被动悬架、半主动悬架和主动悬架。长期以往，被动悬架占据着统治的地位。由于它的各种参数，比如刚度、阻尼等是固定不变的，这样的悬架系统对路面的适应性差，不能同时保证汽车的操纵舒适性和行驶稳定性。主动悬架控制系统虽然能兼顾操纵的舒适性和行驶稳定性，获得一个优质的隔振系统，但其机构复杂,能耗大，成本高，测量精度要求高等原因,至今任停留在实验室或真车实验阶段。而半主动悬架结合了被动悬架和主动悬架的特点，可根据不同的路面情况、载荷重量、行驶速度等条

3、件，实时调节系统的阻尼，使车辆具有较好的舒适性和行驶稳定性[2];更因其简单的结构，较高的性能，制造方便，几乎不需要向系统提供能量而拥有广阔的应用前景，特别是电、磁流变减振器的出现，加快了半主动悬架产业化的进程。[3]二、主题1、半主动悬架的发展1974年由CrosbyKarnop首先提出半主动悬架控制。它的架构如图1所示。它由可变特性的弹簧和减震器组成。它的工作原理是：根据弹簧相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号，通过输入少量控制能量调节弹簧的刚度或减振器的液力阻尼,改善悬架的振动特性。通常以调节减震器的阻尼

4、为主，即将减震器作为悬架的执行机构，它可分为人工调节和传感器自动调节。1984年日产又研制出电子声纳调节车辆悬架的方法，它可以预测路面信息，以及时调整减震器柔和、适中、稳定这3种状态。1994年,Prinkos等人又研制出电流变和磁流变阻尼器，组成了新型半主动悬架。图1：半主动控制的简化模型2、磁流变阻尼器的设计早期的可变阻尼器主要是可调节节流孔的油液阻尼器，它在快速调节中容易引起流量的严重脉动，影响减振效果。磁流变阻尼器利用磁流变液的流变性能受外加磁场控制的性质来实现阻尼的控制，具有反应快、所需能量少、稳定性好、

5、调节方便等优点，目前已受广泛关注，称为新的研究热点。磁流变液的流变性能是通过它的动态屈服应力随外加磁强度的增加而增加来实现，并且变化过程是可逆的。利用这个性质，可以在短时间内改变磁流变液的力学性能，使其由液态变为半固态，从而实现外加磁场改变阻尼液、使半主动减震器自动调节阻尼力的功能。由于车辆阻尼器的行程较大，并且根据车辆有严格的的尺寸设计要求，车辆的磁流变阻尼器不能采用挤压模式，而通常采用剪切模式和流动模式共同作用，即混合工作模式。它的原理如图2所示，阻尼器内腔充满磁流变液，活塞在工作缸内作往复直线运动，活塞将工作

6、缸分为左右两部分，电磁线圈绕制在活塞轴上，引出电源线。当活塞在工作缸内反复运动时，线圈会产生磁场来控制工作缸内的磁流体液的流动特性，从而改变左右缸之间的压力差，实现对阻尼力的调节。图2混合模式磁流变阻尼器的工作原理3、车辆悬架自适应模糊控制法目前，汽车悬架已经可以利用微处理器对其控制。运用较优的控制方法，得到较高的减振效果，并消耗尽可能少的能量，是今后发展的趋向。针对不同的类型和角度，我们对车辆悬架的控制方式大致可分为：最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制。最优控制是根据一个精确地函数，通过数学方法计算该函

7、数取极值时的输入。自适应控制可以自动检测体统的参数，从而保持系统处于最佳状态。模糊控制使用语言变量替代数字变量。神经网络控制是一种并行分布式处理系统，规模大，结构复杂。这里着重介绍模糊控制法。车辆悬架模糊控制法是近来迅速发展的新型控制方法，它最大的特点是不用精确的输入模型，使用语言变量来代替数字变量。这种方法类似人的经验，接近智能控制。由于模糊控制需要根据参数反复修改、计算，一旦确定就不会改变，它会对线性时变系统、非线性高阶系统和含干扰系统造成一定的影响。因此需要做到要简化结构，建立适当的模型。如图3为半主动悬架模

8、糊控制系统结构图，该结构在简单半主动控制结构图上发展而来。它的基本原理是：将给定值与标准值想比较，得到误差e，再计算出误差变化ec，然后量化模糊成E、EC，根据模糊规则得出模糊控制量U，最后将其反模糊化、量化后输入到被控对象中。如此反复循环，就可以实现对被控对象的模糊控制。在这里，可以对多个精确输入进行组合，不同的组合输出不同的结果，然后分别计算出相应的控制