悬架控制技术的研究现状和发展趋势

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农机使用与维修２００８年第２期汽车悬架控制技术的

研究现状和发展趋势

辽宁职业学院王勇军

大连开发区中等职业技术学校沙美华

辽宁职业学院郭小刚

摘要悬架系统对提高汽车行驶平顺性和操纵稳定性起着重要的作用。被动悬架很难进一步提高汽车行驶的

平顺性。主动悬架减振效果非常理想，但其能耗大、成本高。而半主动悬架可以很好地满足平顺性的要求。而且结

构简单、价格低，因而成为汽车工业界的研究热点。本文介绍了汽车悬架系统的类型和工作原理．对半主动悬架的

控制方法和研究动态进行了综述，并对其未来的发展方向提出了建议。

关键词悬架系统半主动悬架控制技术发展

ｌ前言

汽车悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统（车架或承载式车身）之间具有弹性联系，并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。悬架系统直接影响着汽车的安全性、稳定性和舒适性，是汽车的重要组成部分之一，它主要包括三部分：弹性元件、减振器和导向机构。弹性元件主要指螺旋弹簧，其作用是承受垂直载荷，缓和不平路面对车体的冲击，有一定的吸振能力；减振器的作用是快速减小车身的振动；导向机构用来控制车轮的定位和车身的姿态，以保证汽车的正常行驶。

汽车的悬架可分为非独立悬架和独立悬架两种形式。采用非独立悬架的汽车，两个前轮或两个后轮分别安装在一根车轴的两端，这种悬架具有结构简单、成本低、牢固、轮胎磨损小等优点。缺点是当一边的车轮受到路面不平的影响发生跳动时，另一边的车轮受到与之相连的车轴的影响也会随着跳动，容易发生整个车轮的横向振动和上下振动，从而使整个车身受到影响，汽车的平稳性和舒适性较差。独立悬架的车轴分成两段。汽车的每只车轮都被独立地安装在车架下面，当一边车轮发生跳动时。另一边车轮不受其影响。虽然独立悬架的构造复杂，承载能力较小，但由于应用独立悬架的汽车的平稳性和舒适性较好，所以轿车大都采用独立悬架，并且已成为一种发展趋势。

２汽车悬架控制系统的分类

汽车悬架按控制力可分为被动悬架、主动悬架和半主动悬架三种基本类型。２．１被动悬架

被动悬架是目前应用较广泛的一种悬架，它由弹性元件和参数不可变的减振器组成，其简化模型如图１所示。图中，肘为簧载质量，／＇Ｒ为非簧载质量，Ｋ为悬架弹簧刚度，Ｋ为轮胎刚度，Ｃ，为定值阻尼。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【４】。被动悬架的结构较为简单，但它无法同时满足汽车的稳定性和行驶平顺性的要求，减振性能较差。

图ｌ被动悬梁

２．２主动悬架

主动悬架由弹性元件和力发生器组成，力发生器用来改进系统中能源的消耗，并供给系统能量。由其产生一个正比于绝对速度负值的主动力来实现控制目标。主动悬架产生的作用力根据车辆行驶状态的不同而变化，能够适应不同的行驶环境，使悬架性能达到最优。主动悬架的减振效果非常理想，但它需要有额外的能源、传感器、控制器、作动器、伺服阀

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２００８：年第２期农机使用与维修

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图２主动悬架图３半主动悬架

等，因此主动悬架造价高，能量消耗大，使其推广应用受到了一定的限制。主动悬架简化模型如图２所示。图中，Ｍ为簧载质量，ｍ为非簧载质量，Ｋ为轮胎刚度，Ａ为作动器。主动悬架系统通常分为由电机驱动的空气式悬架和由电磁阀驱动的油气式悬架两种形式。根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为有限带宽主动悬架和宽带主动悬架，在有些文献中也被分别称为“慢主动悬架”和“全主动悬架”。

２．３半主动悬架

‘

半主动悬架由参数可变的弹簧和减振器组成，其简化模型如图３所示。图中，肘为簧载质量，ｒｎ，为非簧载质量，Ｋ为悬架弹簧刚度，Ｋ为轮胎刚度，ｃ：为可变阻尼。其基本工作原理是根据簧载质量和非簧载质量的振动情况，按照一定的控制规律改变弹簧的刚度系数或减振器的阻尼力，以达到较好的减振效果。半主动悬架可分为可切换半主动悬架和连续可调半主动悬架，可切换半主动悬架的阻尼系数只能取几个离散的阻尼值，而连续可调半主动悬架的阻尼系数在一定的范围内可连续变化，其减振性能优于可切换半主动悬架。

由于被动悬架系统的参数一旦确定就不能改变，因此其减振性能很有限，即使是用优化设计方法来设计，也只能把其性能改善到一定程度。汽车主动悬架、半主动悬架是在悬架中增加自动调节装置，通过一定的控制方法，产生一个变化的主动力或实时调节悬架的刚度与阻尼，从而使悬架在汽车行驶的不同状态下都具有最佳的乘坐舒适性和行驶安全性。由于主动悬架是有源控制，通常价格贵，能耗大，结构复杂，而半主动悬架是无源控制，价格低，能耗小，结构简单，且其性能接近主动悬架。因此，半主动悬架日益受到人们的重视，成为了研究的热点，其应用前景更为广阔。

３半主动悬架的控制方法

对半主动悬架控制策略进行的研究很多，具有代表性的控制方法可归纳如下：．

３．１天棚阻尼控制

“天棚”阻尼器控制策略原理是在簧载质量的绝对速度和簧载质量、非簧载质量的相对速度方向相同时等于常数，相反时等于零…。这种控制方法比较简单，得到了广泛的应用。但天棚阻尼控制只是解决了悬架系统的舒适性，而没有很好的解决操纵稳定性问题怛】。因此，目前研究的重点是改进型天棚阻尼控制方法。

３．２最优控制

应用于汽车悬架系统的最优控制方法有线性最优控制、Ｈ∞最优控制和最优预见控制三种ｂＪ。最优控制是通过经验确定一个能提高平顺性和操纵稳定性的目标函数，然后以一定的数学方法算出使该函数取得极值的控制输入。线性最优控制建立在系统较为理想的模型基础上，其性能指标采用受控对象的状态响应与控制输入的加权二次型，同时保证受控结构在动态稳定条件下实现最优控制［４】。由于半主动悬架只能调节阻尼系数产生阻尼力，而不能产生主动力，因此应用最优控制理论时，一般由约束双线性最优控制原理直接确定半主动控制策略，或者先根据最优控制理论确定主动控制的控制律，然后用耗能原理设计半主动控制策略。当要求其产生主动力时，半主动控制力为零，而在耗能阶段，半主动控制力等于主动控制律要求的控制力。

３．３预测控制

车辆悬架系统的预测控制是指通过传感器将车辆前方路面信息预先传给悬架装置，使参数的调节与实际需求同步。预测控制可以通过某种方法提前测得前方路况的信息，使得控制系统有足够的时间采取措施。预测控制可以分为两类：第一类是用前轮悬架的状态信息对后轮悬架进行预测控制；第二类是测量车辆行驶过程中前方道路的状态信息，以此信息来对前后轮悬架进行预测控制。采用预测控制的关键是要获得具有一定精度、不受干扰和反映路面真实情况的信息。

３．４自适应控制

自适应控制是针对具有一定不确定性的系统设计的。自适应控制方法可以自动检测出系统的参数变化，从而时刻保持系统的性能指标是最优。其基本出发点是根据系统当前输人的相关信息，从预先

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修２００８年第２期

计算并存储的参数中选取最合适当前的控制参数。自适应控制的设计关键是选择能准确、可靠地反映输人变化的参考变量。只要参数选择适当，控制器就可以快速并且方便地改变控制参数，以适应当前输人的变化。自适应控制的特点是在系统模型不确定的情况下求解控制规律，使给定的性能指标达到并保持最优。自适应控制考虑了车辆系统参数的时变性，通过自动检测系统的参数变化来调节控制策略，使系统逼近最优性能ｂＪ。

应用于汽车半主动悬架的自适应控制，一般来说有模型参考自适应控制和自校正控制两种控制策略。模型参考自适应控制是在外界激励条件和车辆自身参数状态发生变化时，被控车辆的振动输出仍能跟踪所选定的理想参考模型，这种方法在实际中很难实现。自校正控制基于控制对象数学模型的在线辨识，在此基础上给出控制力，使给定的性能指标得以优化，这里辨识的被控对象的动态模型是局部的，可以用于实时控制。

３．５模糊控制

在过去的２０年中，基于专家知识和经验的模糊控制，逐步成为解决具有非线性、复杂和不定因素系统问题的有效方法。模糊控制的实质是将相关领域的专家知识和熟练操作人员的经验，转换成模糊化后的语言规则，通过模糊推理与模糊决策，实现对复杂系统的控制。模糊控制的控制对象不需要建立精确的数学模型，可以避免因系统建模误差带来的影响。自２０世纪９０年代以来，模糊控制被应用到汽车半主动悬架系统的控制中。由于半主动悬架系统本身存在的非线性因素，致使难以对其建立精确的数学模型，并且道路状况的复杂性也使控制难度增加，而模糊控制不需要建立被控对象的精确数学模型，并且对系统本身参数变化也不太敏感，因而可以取得较好的控制效果【６Ｊ。

３．６神经网络控制

人工神经网络是生物学中脑神经网络的某种抽象、简化和模拟，它是由大量类似于人脑神经元的基本信息处理单元，通过广泛连接而构成的高度非线性超大规模连续时间动力系统，反映了人脑功能的若干基本特性。作为一种并行分布式处理系统，它具有自动知识获得、联想记忆、自适应性、良好的容错性和推广能力。目前，神经网络控制方法越来越多地应用在特定环境以及采用固定描述方式的多种目的的设计中。汽车半主动悬架系统是非线性系统，常规的控制策略应用于非线性系统有一定的局

限性。采用神经网络的控制方法日益引起人们的重视。神经网络控制在车辆悬架控制系统中有广泛的应用前景。

４半主动悬架发展趋势

随着科学技术的发展，汽车悬架系统也在不断的发展进步。悬架系统的发展趋势应是性能更加可靠、成本更加低廉的智能型悬架系统。因此，未来在这方面就需要解决一些理论和实际问题。

（１）复合控制策略的研究与开发

对汽车悬架系统的控制几乎应用了所有的现代控制理论和方法，但由于每种控制方法都有其各自的优缺点，因此，综合应用多种控制方法的复合控制策略是未来的一个发展方向。

（２）开发具有高效、可靠、低成本的汽车悬架控制系统。

目前，半主动悬架的成本虽然比主动悬架低，但相对被动悬架来说依然较高，使得其推广应用受到了一定的限制。因此，如何使其更加高效、可靠的同时，降低生产成本也应是研究的重点之一。

（３）智能控制器的研发

智能控制器能够根据路况和汽车振动情况等输入信息，自动地调节悬架系统的参数，使汽车具有良好的稳定性和舒适性。

５结束语

随着科学技术的进步和经济的发展，人们对汽车稳定性和舒适性的要求也在不断的提高。由于传统被动悬架的性能提高有限，因此，性能较好的主动悬架和半主动悬架就成为了研究的热点。相对来说，半主动悬架具有结构简单、能耗小、价格低等优势，因此具有更加广阔的发展前景。

参考文献

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［２］王梅．汽车半主动悬架系统研究的技术现状［Ｊ］．辽宁省交通高等专科学校学报。２００４，６（４）：５０—５１．

［３］高国生，杨绍普，邦京波．汽车悬架控制系统研究动态与展望［Ｊ］．机械强度，２００３。２５（３）：２７９—２８４．

［４］贾启芬，王影，刘习军．汽车悬架振动系统的若干控制技术和发展［Ｊ］．机床与液压．２００５。（１）：１２—１４．

［５］尹丽丽，高婷婷．车辆半主动悬架技术和发展趋势［Ｊ］．黑龙江交通科技，２１）０５，（１）：“一６５．

［６］孙涛，黄震宇，陈大跃。蔡良斌．模糊控制在半主动悬架系统中的应用研究［Ｊ］．汽车技术，２００２。（６）：１８—２１．

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汽车悬架控制技术的研究现状和发展趋势

作者：王勇军， 沙美华， 郭小刚

作者单位：王勇军,郭小刚(辽宁职业学院)， 沙美华(大连开发区中等职业技术学校)

刊名：

农机使用与维修

英文刊名：FARM MACHINERY USING & MAINTENANCE

年，卷(期)：2008，""(2)

被引用次数：0次

参考文献(6条)

1.任勇生.周建鹏汽车半主动悬架技术研究综述[期刊论文]-振动与冲击 2006(03)

2.王梅汽车半主动悬架系统研究的技术现状[期刊论文]-辽宁省交通高等专科学校学报 2004(04)

3.高国生.杨绍普.郭京波汽车悬架控制系统研究动态与展望[期刊论文]-机械强度 2003(03)

4.贾启芬.王影.刘习军汽车悬架振动系统的若干控制技术和发展[期刊论文]-机床与液压 2005(01)

5.尹丽丽.高婷婷车辆半主动悬架技术和发展趋势[期刊论文]-黑龙江交通科技 2005(01)

6.孙涛.黄震宇.陈大跃.蔡良斌模糊控制在半主动悬架系统中的应用研究[期刊论文]-汽车技术 2002(06)

相似文献(10条)

1.会议论文孙涛.韩豫萍.盛新灰色控制在带有磁流变液减振器的悬架系统中的应用2008

带有磁流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架系统设计了一种灰色PID控制器—灰色控制理论和PID控制的融合算法，首先运用车辆动力学理论，建立了1/4车体2自由度汽车半主动悬架系统的动力学模型，同时考虑到路面扰动输入对悬架控制的重要影响，建立白噪声形式的路面不平度数学模型，并将其作为路面激励的仿真输入，最后在Matlab平台上实现仿真，从而使半主动悬架的控制性能不断得到完善。

2.学位论文张勇明汽车半主动悬架神经网络控制研究2006

悬架是车辆的重要部件之一，车辆的行驶平顺性、操纵稳定性等都与悬架性能的好坏有着直接的关系，被动悬架不能随路面的变化而变化，因此难以在变化的路面上达到最优的性能。因此，可控电子悬架是当今汽车发展的重要方向之一。主动悬架需要靠外加作用力实现对悬架的控制。因此会提高车辆的耗能，增加车辆的自身重量。由弹性元件和阻尼可调减振器组成的半主动悬架有能耗小，易实现等优点，可以改善汽车行驶的平顺性和操作稳定性。半主动悬架作为介于传统的被动悬架系统和主动悬架系统之间的折衷方案，既克服了被动悬架系统的缺陷，又使实现成本降低，成了汽车技术的研究热点。本文对半主动悬架控制进行了初步地研究。

汽车悬架系统是一个复杂的非线性系统，常规的控制策略应用于汽车悬架系统具有一定的局限性。采用常规的线性控制方法难以达到预期的最优性能，为了更好地逼近实际系统，获得更好的控制效果，需要寻找更有效的拉制策略。而神经网络能对复杂非线性系统进行辨识、能构成神经网络控制器，与传统的自适应系统相比，在满足更为苛刻的性能要求的同时，还适用于更广泛的系统及环境的不确定性。本文对半主动悬架特性进行了分析，在此基础上，研究了神经网络自适应控制方法和神经网络反馈控制方法。

针对采用可调阻尼减振器的汽车半主动悬架系统，建立了变阻尼半主动悬架1/2车非线性模型，并与传统线性模型进行了对比分析，结果表明该半主动悬架非线性模型更接近实际车辆，为研究半主动悬架神经网络控制系统提供依据，也为进一步设计能够较好协调车辆行驶平顺性和操纵稳定性的半主动悬架系统奠定了基础。

在神经网络自适应控制中，利用神经网络控制器调节可调阻尼减振器的阻尼系数，以期使悬架系统达到理想的减振效果。研究中主要用车身垂直加速度作为主要控制目标，以提高车辆行驶的平顺性。引入一种改进型的对角回归神经网络结构，基于此种神经网络结构对汽车模型进行了辩识和控制

，以Matlab语言为工具，编制了仿真程序，进行了汽车半主动悬架神经网络自适应控制的仿真，对控制的结果进行较全面的分析和总结。最后，设计了神经网络反馈控制系统，采用一种直接学习方法对其进行训练，并将其应用于半主动悬架非线性模型的仿真验证，通过对白噪声路面激励输入条件下的仿真分析表明：该神经网络反馈控制系统可以较好地提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性，采用这种神经网络反馈控制的半主动悬架，可以较好地协调车辆性能。

3.期刊论文陈龙.汪若尘.江浩斌.CHEN Long.WANG Ruochen.JIANG Haobin基于大系统理论半主动悬架系统-机械工程学报2008,44(8)

建立基于大系统理论的车辆半主动悬架整车数学模型,设计悬架系统各子系统的时滞半主动悬架模糊控制器,利用大系统递阶控制理论实现车辆悬架系统的集成控制,分析车辆动态性能,在仿真计算的基础上,进行实车道路试验.结果表明,大系统递阶控制系统可降低控制矩阵的阶数,通过协调控制、优化车辆的整体性能,而且子系统的划分,能提高控制系统的稳定性,为半主动悬架及其控制系统研究开辟了新的方法和途径.

4.学位论文罗寥汽车半主动悬架的模糊控制建模与仿真2009

汽车悬架系统在协调汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性方面起着至关重要的作用。汽车上普遍采用的是由弹性元件和减振器组成的被动悬架，但其对操纵稳定性和行驶平顺性等要求只能选择折衷方案，这对在多变的环境中工作的汽车来说，被动悬架难以满足期望的性能要求。半主动悬架作较为先进的悬架系统，能根据实时工况，及时地调整阻尼或刚度，使悬架处于最优的减振状态。系统控制策略设计作为整个半主动悬架控制技术的核心，本文基于阻尼连续可调的汽车半主动悬架，对半主动悬架模糊控制策略进行了仿真研究，并运用遗传算法优化了模糊控制器，达到更好的控制效果。
本文针对车辆悬架系统的特性，运用相关的力学理论，在MATLAB7.0软件中建立起四分之一车体两自由度半主动悬架系统仿真模型，将模糊控制理论运用于半主动悬架控制，同时建立了采用以理想天棚阻尼控制的半主动悬架参考模型，在时域下实现了模拟积分白噪声路面输入激励下的半主动悬架系统的控制仿真。对半主动悬架和被动悬架的车身垂直加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度这三个性能指标的均方根值进行了比较和分析，并针对影响仿真结果的模糊控制器中的控制舰则和比例因子进行了遗传算法的优化设计，提高了半主动悬架的性能。

通过仿真表明，天棚阻尼控制的半主动悬架在控制车身垂直加速度上有很好的效果，可以作为模糊控制的半主动悬架的参考模型。使用模糊控制的半主动悬架与被动悬架控制相比，较大程度地降低了车身垂直加速度，同时也证明了仿真模型和控制策略的有效性。而采用遗传算法优化方法设计后的模糊控制器更进一步地减小了车身垂直加速度，达到同时改善汽车行驶平顺性和保证操纵稳定性的目的。

5.期刊论文陈龙.汪若尘.江浩斌.周立开.汪少华.Chen Long.Wang Ruochen.Jiang Haobin.ZHOU LIKAI.Wang Shaohua车辆半主动悬架系统的设计与试验研究-农业工程学报2005,21(8)

设计了可调阻尼减震器,通过台架试验,分析其动态特性,并建立了可调减振器阻尼与步进电机转角之间的关系,为半主动悬架控制系统设计提供了依据.在对半主动悬架系统进行数值仿真的基础上,开发了以C8051F005单片机为主控件的半主动悬架模糊控制系统,并进行了台架和实车道路试验.结果表明,设计的半主动悬架及其控制系统性能稳定,可靠,汽车行驶平顺性明显优于传统被动悬架,为半主动悬架的实际应用奠定了基础.

6.学位论文袁传义半主动悬架与电动助力转向系统自适应模糊集成控制及其优化设计2007

转向系统与悬架系统是汽车底盘系统中影响车身姿态的两大关键系统，是保证车辆行驶平顺性、操纵稳定性和安全性的重要组成部件。有关改进悬架结构及控制以提高悬架动态性能，采用动力转向及控制技术提高转向时操纵轻便性和稳定性的研究是车辆工程技术领域的热点课题之一。直至目前

，主动/半主动悬架和电动助力转向(EPS)及其控制系统的研究己分别取得了许多成果，但由于悬架系统与转向系统之间具有一定的耦合作用，简单的叠加控制并不能获得最优的综合性能，要获得更优的整车综合性能必须依赖于两个系统的集成控制。本文对半主动悬架系统的关键部件--减振器、半主动悬架与EPS及其集成控制系统进行了较深入的研究。

首先，建立了基于转向状态下的半车模型，并建立了包括EPS模型、半主动悬架模型、轮胎模型和路面模型在内的整车多自由度动力学集成模型，分析了半主动悬架系统和EPS系统对车身姿态的影响。

第二，将模糊控制应用于半主动悬架和EPS集成控制系统，针对传统的模糊控制规则不可调的特点，引入了一个可调因子，提出了一种带可调因子的自适应模糊控制方法，为设计出具有较好鲁棒稳定性的半主动悬架与EPS集成控制系统提供了理论基础。

第三，采用调节节流口开度来改变减振器阻尼的设计思路，设计半主动悬架系统关键部件--可调阻尼减振器，在微型轿车被动减振器的基础上，研制出一种通过步进电机驱动的可调阻尼减振器，并通过台架试验得到步进电机转角和可调阻尼力之间的关系，为集成控制系统尤其是阻尼控制规律设计提供了依据。

第四，提出了半主动悬架与EPS白适应模糊集成控制系统设计的新思路，创新设计了半主动悬架系统和EPS系统自适应模糊集成控制策略，开发了基于LPC2131微控制器的半主动悬架与EPS集成控制器硬件，为半主动悬架与EPS集成控制系统的应用研究奠定了基础。

第五，在大量仿真计算的基础上，率先进行了半主动悬架与EPS集成控制系统实车道路试验，包括平顺性随机输入试验、蛇行试验、转向盘转角阶跃输入试验等，并将试验结果与仿真计算结果进行对比。

最后，应用改进遗传算法对半主动悬架与EPS整车动力学集成控制系统进行多目标优化，使结构参数和控制参数同时达到更优，为集成控制系统的多目标优化应用提供了依据。

研究结果表明，仿真计算和试验基本吻合。经过自适应模糊集成控制后的系统与被动系统相比，质心加速度和横摆角速度等都有较大幅度下降，其中质心加速度的峰值平均下降7.8％~10％，标准差平均下降8.3％~23.4％；横摆角速度的峰值下降14.7％，标准差下降12.7％；操纵转矩的峰值下降55.6％，标准差下降53.8％；在人体敏感的频率区域内，质心加速度功率谱密度也有很明显的降低；而且，集成控制比半主动悬架与EPS独立控制具有更好的整车综合性能。自适应模糊集成控制系统较好地协调了车辆转弯时行驶平顺性和操纵稳定性之间的矛盾，使整车在各种行驶工况下均可保证行驶平顺性和操纵稳定性之间的良好匹配，整车的动力学性能得到了有效地改善。

7.学位论文喻晶基于磁流变技术的半主动悬架预瞄控制技术的研究2009

根据磁流变液在外加磁场作用下的粘度、阻尼系数可变等流变特性，通过控制外加磁场来改变磁流变阻尼器的阻尼力特性，进而提高汽车悬架系统性能的研究，已成为国内外汽车技术研究的热点课题之一。针对目前汽车半主动磁流变悬架控制技术中，由于常用道路测量方法的滞后性，而使磁流变悬架系统出现综合控制性能指标大大降低，甚至丧失平顺性的严重问题，论文以“基于磁流变技术的半主动悬架预瞄控制技术的研究”为题，将磁流变和预瞄技术综合应用到汽车半主动悬架控制系统中，研究了影响汽车平顺性的磁流变阻尼器的输入电流与路面激励之间的关系，并在此基础之上将预瞄与模糊控制技术相结合，在通过预瞄技术获得路面激励的情况下，利用模糊控制方法，获取磁流变阻尼器的控制电流与路面激励的相互关系，并以此来控制磁流变阻尼器阻尼力的变化，改善汽车磁流变半主动悬架系统的平顺性。在此基础上，研制汽车磁流变半主动悬架控制的实验系统。

论文首先对磁流变阻尼器的重要组成部分即磁流变液的成分及其流变特性进行了分析，并推导出磁流变阻尼器在混合工作模式下的阻尼力计算公式。通过磁流变阻尼器性能实验，对磁流变阻尼器进行了建模，从而确定磁流变阻尼力与励磁电流之间的关系。

然后，论文以07款Mazda6车型为研究对象，分别建立了1/4磁流变半主动悬架模型和七自由度整车模型。在MATLAB仿真环境下，以悬架动态特性评价指标中的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移为评价标准，对1/4磁流变半主动悬架的PID控制方法和LQG控制方法进行了计算机仿真与分析。
接着，论文对基于磁流变技术的半主动悬架预瞄控制原理进行了研究，并以此为基础，结合磁流变阻尼器模型和七自由度整车模型，建立了基于预瞄模糊前馈控制技术的整车磁流变半主动悬架模型。根据磁流变阻尼器阻尼力与调节电流的关系，提出预瞄模糊控制的方法，该方法通过将预瞄路面位移和预瞄位移变化率作为模糊控制器输入，磁流变阻尼器阻尼力与调节电流的关系作为模糊控制规则，磁流变阻尼器控制电流作为输出，通过模糊计算机控制器来实现基于磁流变技术的半主动悬架预瞄模糊控制。并在MATLAB/SIMULINK环境下，针对不同的道路情况，对该方法进行了计算机仿真与分析。

最后，论文研制了汽车磁流变半主动悬架测控实验系统，该系统由1/4磁流变半主动实验悬架、MTS激振源、悬架振动信号采集系统和磁流变阻尼器控制系统组成。利用该实验系统，分别在不同模拟路面激励条件下以Labview虚拟仪器作为测控平台进行了恒定电流下磁流变阻尼器阻尼特性实验、正弦电流下的磁流变半主动悬架特性实验以及预瞄模糊控制下的磁流变半主动悬架的输出特性、动态特性和控制特性实验，根据实验结果，研究了基于预瞄模糊前馈控制技术的磁流变半主动悬架控制方法与半主动悬架动态特性之间的关系。

8.期刊论文方子帆.邓兆祥.郑玲.舒红宇汽车半主动悬架系统研究进展-重庆大学学报(自然科学版)2003,26(1) 基于系统工程理论,论述了汽车半主动悬架系统的研究和动态,分析了目前电/磁流变液减振液的研究及减振器开发现状.在分析了一些较为成功的半主动悬架控制策略的基础上,论述了经典控制、线性最优控制、自适应控制和智能控制方法在半主动悬架系统中的应用前景,提出了基于天棚阻尼控制理论、模糊控制理论和自适应控制理论为主线的复合控制策略.此外,提出了基于磁流变液减振器的半主动悬架系统研究与开发的整体思路,探讨了值得研究的若干理论和应用问题.

9.学位论文赵开林汽车半主动悬架模糊控制研究2007

悬架系统是汽车实现操纵稳定性和乘坐舒适性的重要机械结构。按控制力可将其划分为被动悬架、半主动悬架和全主动悬架。传统的被动悬架系统设计参数一旦优化确定后就无法动态改变，难以使汽车具有良好的平顺性。主动悬架需要靠外加作用力实现对悬架的控制，因此会提高车辆的能耗，增加车辆的自身重量。由弹性元件和阻尼可调减振器组成的半主动悬架有耗能少，易实现等优点，可以改善汽车行驶的平顺性和操作稳定性。半主动悬架既克服了被动悬架系统的缺陷，又使实现成本降低，成为汽车技术中的研究热点之一。

汽车悬架系统是一个复杂的非线性系统，常规的控制策略应用于汽车悬架系统具有一定的局限性。因为采用常规的线性控制方法难以达到预期的最优性能，为了更好地逼近实际系统，获得更好的控制效果，需要寻找更有效的控制策略。而模糊控制器能适用于复杂非线性系统。与传统的自适应系统相比，在满足更为苛刻的性能要求的同时，还适用于更广泛的系统及环境的不确定性。本文对半主动悬架特性进行了分析，在此基础上，研究了模糊控制方法。

文中以汽车半主动悬架系统为研究对象，在对汽车及悬架系统性能分析的基础上，首先建立四分之一车二自由度悬架数学模型和道路模型，并推导出悬架动力学方程和状态方程，提出了适用于半主动悬架系统的模糊逻辑控制，以控制输出信号动态改变可调阻尼器的阻尼系数从而达到自适应减振控制的目的。在此基础上，将悬架系统进行了实际台架试验，试验结果表明物理模型的试验数据与数学模型的仿真数据基本吻合，说明文中所提出的四分之一车二自由度悬架数学模型模型是正确的。最后采用我国常见的B级路面作为激励信号，根据前面所建立的数学模型，利用 Matlab/Simulink 建立了动态模型，并进行计算机仿真，与被动悬架就簧载质量加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度这些性能指标进行了对比分析。分析结果证明了半主动悬架系统比传统的被动悬架具有更好的减振性能，同时也说明了该控制策略可行，能够明显地改善舒适性。

上述研究工作对于汽车电子控制系统和悬架半主动控制的研究有重要的参考价值，为半主动悬架系统在国产汽车上的实际应用提供了很好的依据

，并为今后进一步开展汽车动力学性能的研究和计算机控制奠定了理论基础。

10.期刊论文张连军半主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善-黑龙江交通科技2008,31(10)

为提高汽车高速弯道行驶、紧急变线行驶时的安全性,针对被动悬架系统侧翻稳定性比较差的问题,建立了半主动悬架系统模型和控制系统模型.通过控制器调整减振器阻尼力的大小,改变车身侧倾振动状态.模拟分析得到半主动悬架系统使得汽车在高速变线行驶时的侧倾角有效值下降60.9,侧倾角加速度有效值下降了64.6,侧翻因子有效值下降了35.2.结果表明利用半主动悬架系统可以有效降低汽车非直线行驶时的侧倾角与侧倾角加速度,提高了汽车的

侧翻稳定性.

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下载时间：2011年1月3日