汽车主动悬架控制系统的发展研究

1 引言 (1)

2 汽车悬架系统的类型和应用 (1)

2.1 被动悬架 (1)

2.2 主动悬架 (2)

2.3 半主动悬架 (2)

3 主动悬架控制系统国内外研究现状 (2)

4 汽车悬架的控制策略 (3)

4.1 天棚阻尼与开关阻尼控制 (3)

4.2 随机线性二次最优控制 (3)

4.3 模糊控制 (4)

4.4 神经网络控制 (4)

4.5 预测控制 (4)

4.6 滑模变结构控制 (5)

4.7 复合控制 (5)

5 控制方法的展望 (5)

5.1 注重控制策略的综合运用 (5)

5.2 注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究 (5)

5.3 注重悬架系统模型的降阶研究 (6)

6 结论 (6)

参考文献： (6)

汽车主动（半主动）悬架控制系统的

研究发展

1引言

汽车主动悬架目前是国内外研究的热点问题，研究的关键技术主要在控制策略的选择上及执行器的研发方面。国外由于成本问题，一些油气主动悬架也仅限用在一些高级轿车上，国内在此方面还处在研发及试验阶段，离主动悬架系统普遍使用在轿车上的时代还较远。

2汽车悬架系统的类型和应用

悬架是车架与车桥之间一切传力装置的总称，它的主要功用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，以保证汽车能平顺行驶。衡量悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性; 即乘坐舒适性和操纵稳定性，但这两个方面是相互排斥的性能要求。由于被动悬架的刚度和阻尼系数是固定的，无法根据不同的使用要求自适应地改变，在结构设计上只能是满足平顺性和操纵稳定性之间矛盾的折衷。

为服这个缺陷，国外在五十年代提出了“主动悬架”的概念。主动悬架的特点是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进行动态自适应调节。主动悬架包控制单元和力发生器，力发生器的作用下使悬架的特性得到控制，如同改变了悬架的刚度和阻尼系数，其中最关键的是控制算法的优劣。

2.1被动悬架

被动悬架, 由弹性元件和不可变参数的减振器组成, 只能在特定工况下达到最优, 缺少对变载荷、变车速、不可预测路况的适应性。被动悬架是传统的机械结构，由弹簧、减震器和导向机构组成。被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调，只能在特定的工况下达到最优减振效果，存在明显的共振峰，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，缺乏灵活性。但被动悬架因结构简单、设计容易和制造方便，且无须额外的能量输入，目前在中低档轿车上应用最为广泛[1]。为了进一步改善被动悬架的减振效果,满足现代汽车对悬架提出的更高的性能要求，在桑塔纳、夏利和赛欧等轿车上加强了通过优化寻找最优悬架参数和对悬架导向机构的研究，采用了带有横向稳定杆的多连杆机构悬架系统，在一定程度上改善了被动悬架减振效果。

2.2主动悬架

主动悬架, 采用有源或无源可控元件组成一个闭环或开环的控制系统, 可根据路面激励后外部输入变化通过执行机构主动地调整悬架控制力, 使悬架总是处于最佳减振状态。主动悬架由控制系统和执行机构组成, 按执行机构有/ 无源液压系统分为全主动悬架和半主动悬架。半主动悬架与全主动悬架相比工作消耗功率小, 结构简单, 造价低且在运行品质上与全主动悬架接近, 因此倍受关注。

2.3半主动悬架

半主动悬架是指悬架弹性元件刚度和减振器阻尼力之一或两者均可根据需要进行调节的悬架。由于改变弹簧刚度在目前只有通过切换空气弹簧或油气弹簧来实现。国外, 早在80 年代就已将空气悬架广泛用于拖拉机和牵引车, 我国也有在载货车上成功应用空气悬架的离子, 为弹簧刚度控制在国内的

实现奠定了基础。另外, 法国雪铁龙轿车有应用可自动调节悬架刚度和阻尼的半主动油气悬架的例子, 由于空气弹簧和油气弹簧组件的高精度要求及寿命低、成本高等因素, 目前, 半主动悬架研究主要集中在调节减振器阻尼系数方面。

3主动悬架控制系统国内外研究现状

国外关于车辆主动悬架系统的研究已有四十多年的历史，特别是20 世纪80 年代后，美、日、德、英等发达国家对这项研究非常重视。目前，世界各大汽车公司及相关研究机构都在投入相当大的人力和物力，研制性价比高的车辆悬架系统，以便在车辆上得以广泛应用。为此，采用新型控制技术，研究和开发一类控制有效、能耗低、造价合理的车辆悬架控制系统不仅是应用研究的重要目标，而且必将是决定理论研究是否有价值的重要评价标准。

主动悬架控制理论实质上是经典控制理论、现代控制理论与汽车动力学理论相结合的产物。在过去的几十年中，国内外许多学者在主动悬架控制理论方面进行了大量的研究。国外有影响的学者有Karnopp、Thompson、Crola 和Langlois 等。研究的控制理论内容涉及天棚阻尼控制理论，随机最优控制理论，变结构控制理论等。随着现代控制理论的发展与渗透，自适应控制理论，模糊控制，H 无穷控制理论，神经网络控制等也日显其优越性。国内，丁科等人对主动悬架的神经网络控制进行了研究[2]。何渝生等将LQG 最优控制理论应用于主动控制[3]。

4汽车悬架的控制策略

4.1天棚阻尼与开关阻尼控制

天棚阻尼控制是提出最早的一种半主动悬架控制方法。Karnopp提出了近似实现理想“天棚”阻尼的“on-off”半主动控制策略。由于其所需测试仪器少,控制算法简单,因而是目前研究最多,也是应用最多的方法。根据天棚阻尼控制提出的地棚阻尼控制是以非簧载质量为控制对象的一种控制策略。单一的天棚阻尼控制提高了舒适性,却没有解决好操纵稳定性问题,地棚阻尼控制则和天棚相反。综合天棚和地棚阻尼控制的优点而产生的混合阻尼控制算法[4]: F =αFsky + (1 -α) Fgnd ,可以兼顾平顺性和操纵稳定性的要求,是一种值得研究、易于投入实用的控制算法。

自适应控制

自适应控制是一种实时调节控制器的方法，其研究对象是具有一定不确定性的系统。这里所谓的“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的，其中包含一些未知因素和随机因素。在悬架控制系统的设计中，自适应控制能自动监测系统参数的变化，并实时地调节控制策略，从而使系统具有良好的性能。目前，比较完善的自适应理论有模型参考自适应控制和自校正控制。前者可对控制器的参数进行直接更新，而后者是采用参数估计的方式间接地对控制器进行更新。但是，自适应控制仅适合于悬架参数在某一特定范围内缓慢变化的情况。当系统参数的变化超出特定的范围时，系统的控制效果将会变差。

4.2随机线性二次最优控制

自20 世纪五六十年代，当最优控制理论在空间技术领域得以应用时，就有关于车辆主动悬架最优控制研究的文献发表。但最先将随机最优控制理论应用于主动悬架的研究中，并对其方法加以系统描述的是Thompson。最优控制是首先确定一个明确的目标函数，通过一定的数学方法计算出使该函数取极值时的控制输入。一般情况下，目标函数的确定要靠经验，最优控制的解可以通过计算机得到数值解。在汽车悬架系统上应用的最优控制较多。应用随机线性二次最优控制理论，对系统有下列几点要求：①受控系统是线性的；②系统的性能指标要以二次型的形式表达；③系统出入为高斯分布的白噪声；④系统的状态均为可测[5][6]。

线性最优控制方法在系统建模时，忽略了高阶动态环节，如车架、轮胎的高阶模态以及减振器、传感器的动态特性等，所得到的控制参数是根据确定的系统参数计算出来的，仅对理想的数学模型保证预期的性能。当系统参数变化到一定程度时，会使系统变得不稳定，控制参数不再使性能指标最优，有时甚至会使悬架性能恶化。实际的悬架系统是含有许多不确定因素的非线性、时变、高阶动力系统，难以用定常反馈系统达到预定的性能要求。所以优控制方法在半主动悬架控制系统中应用很少。

4.3模糊控制

汽车主动悬架系统是一个复杂的非线性系统, 其数学模型相当复杂, 采用已有的常规的控制理论很难达到好的控制效果。而模糊控制系统由于不需要建立系统精确的数学模型, 可以避免因系统建模误差带来的影响, 从而取得较好的控制效果。

模糊控制应用于车辆的主动悬架设计始于90 年代初, 且正被投以越来越多的关注。1992 年Ych 和Tsao 首次应用模糊控制, 使车辆在非常不平的路面上行驶时, 悬置质量仍基本保持水平, 且执行器始终工作在允许的范围内。1994 年, 他们又提出模糊预见控制方案, 结果证明能取得令人满意的性能效果。

1993 年Linetal 利用真实车辆的悬架特性和数据, 构造了一个基于1P4 车辆模型MRST- PLC 控制器。仿真结果表明, 所提出的模糊逻辑控制器, 能提供趋近于0 的悬置质量加速度, 有效的改善了乘座舒适性, 而且具有较好的鲁棒性。

1996 年Yoshimura 将模糊推理应用于半主动悬架。该车辆系统由非线性微分方程模描述, 通过模糊推理从若干类阻尼力中选择合适的一类阻尼力。仿真结果表明, 所提出的半主动悬架大大改善了车身的加速度[7]。1998 年, 美国的Viassolo 对1P4 车体进行了模糊控制的研究, 他以车身的垂直加速度最小为控制目标, 采用双闭环结构的控制系统。内环控制非线性的液压执行器跟踪给定的控制力Fcmd , 外环采用模糊控制器, 其控制参数通过基于遗传算法的最优控制确定。计算表明采用模糊控制可以取得很好的控制效果[8]。

4.4神经网络控制

人工神经网络是在现代生物学研究人脑组织所取得成果的基础上，将大量简单的处理单元广泛连结组成的复杂网络，可用来模拟人的直观性思维模式。神经网络控制系统作为一个新兴的领域，已经引起了控制界的兴趣，许多学者将其应用在了主动悬架控制中[9][10]。学习是神经网络研究的一个重要内容，它的适应性是通过学习实现的。然而神经网络学习速度较慢，不适合应用在实时控制中；此外，如何获取神经网络的训练样本和改进训练策略等问题还有待于进一步研究和解决。除了以上介绍的控制方法以外，还有一些其它的方法，比如滑模控制[11]，免疫进化控制等。无论采用何种控制方法，车辆的性能均有不同程度的改善。在研究和开发中，结合实际车辆的工况，设计简单有效、实用的控制方法是车辆主动悬架研究工作的主要目标。

4.5预测控制

主动悬架的预见控制能够根据车辆目前的行驶状态和未来干扰等因素来提前给出调节作用，使悬架系统最有效地抵消外部干扰所引起的振动。预见控制的实现方法有两类，一类是将前轮悬架的状态信息反馈给后轮悬架，另一类是通过测量车轮前方道路来获得实时的路况信息，并将此信息作为主动悬架设计的重要依据。预见控制的不足之处主要有：①预见控制是在假定悬架系统是线性时不变系统的情况下制定的，并没有对车辆参数的时变性加以研究；②预见控制要求车辆装备特制的预见传感器，虽然在技术上是可行的，但考虑到实车的制造成本、车辆工作环境对传感器使用寿命的影响等实际问题，要将预见控制应用于实际还有很多问题有待解决。

4.6滑模变结构控制

滑模变结构控制是控制理论的一个重要分支。它适用于线性或非线性系统，方法简单，易于实现，对模型参数的不确定性和外界扰动具有高度的鲁棒性。滑模变结构控制本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为控制的不连续性，这种控制策略与其它控制的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的地不断变化，迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动，由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关，这就使得变结构控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辩识，物理实现简单等优点。

4.7复合控制

当前应用于汽车悬架振动控制的控制策略很多，而得到的效果只能说是优越于被动悬架。原因是各种控制策略都有自身无法弥补的缺陷，解决办法就是将两种甚至多种控制策略相结合，对悬架进行复合控制。纵观车辆主动、半主动控制领域，只运用一种控制策略的成功案例并不多见，而采用复合控制策略的成功应用却很多。近期的文献记载的控制策略设计有应用于越野车辆（坦克等）的自适应控制与LQG 的控制的联合控制，最优预见控制与神经网络控制的复合，以及模糊控制与神经网络控制的复合等等。研究表明，利用复合控制方法更适用于汽车悬架这样复杂非线性系统的建模与控制，可以预见复合控制方法是今后控制策略研究的一个重要方向。

5控制方法的展望

5.1注重控制策略的综合运用

上述控制策略，均有各自的优缺点。单独使用这些控制策略，在实际使用中不能取得较为满意的效果。但我们可以综合应用两种或两种以上的控制策略，取长补短，研发出较为理想的控制器和控制软件，就能取得较好的控制效果，如模糊控制和PID 控制的综合应用就解决了模糊控制精度差的问题，且有利于工程实现。

5.2注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究

因汽车的车身运动是由不同系统之间的相互作用决定的，单独研究主动悬架的控制问题已不能满足汽车发展应用的要求，应注重主动悬架系统与转向、制动等系统之间的联合控制研究。

5.3注重悬架系统模型的降阶研究

以全车模型为基础进行主动悬架系统研究可以考虑问题很全面，但模型阶数必然很高，可达20 维，由此设计的最优控制器更是高达26 维，从控制角度看，控制器阶数过高将直接影响控制器的稳定性，工程实现难度也将大大增加。因此对于悬架系统模型的降阶研究将会是热点问题[12]。

6结论

随着科学技术的不断发展，主动悬架系统的关键问题必将得到满意解决。我们相信，在久的将来定会不断有成本低廉、质量优越的主动悬架产品出现，那时主动悬架系统也不再是豪华汽车的特权，普通汽车上也将越来越多地使用主动悬架系统。

参考文献：

[1]凌锡亮.汽车悬架控制系统的研究[J].农业装备与车辆工程,2006(2):8-10.

[2]丁科等.车辆主动悬架的神经网络模糊控制[J].汽车工程,2001(5).

[3]李伟,何渝生.汽车主动悬架一种控制方法的研究[J].重庆交通学院学报,1997(1).

[4]Fernando D, Goncalves, Mehdi Ahmadian. A Hybrid ControlPolicy for Semi2active Vehicle Suspensions[ J ]. Shock and Vi2bration, 2003, 10: 59 - 69.

[5]喻凡.车辆动力学及其控制[M].北京:人民交通出版社,2003.

[6]Williams, R.A.Automotive Active Suspensions[J]. IEEEColloquium on Active Suspension Technology forAutomotive and Railway Applications,1992.

[7]Yoshimura T,Nakaminami K. A semi- act ive suspension with dynamic absorbers of groundvehicles using fuzzy reasoning[ J] . Int J of Vehicle De2sign, 1997, 18( 1) : 19- 24.

[8]Daniel E. Viassolo Fuzzy control for act ive suspensions Mechatronics V10[ J] . Issue 8 2000,10:897- 920.

[9]郭建华，等.基于遗传算法的主动悬架模糊控制器设计[J].系统仿真学报，2007，18.

[10]Guleza K,Guclu R.CBA-neural network control of a non-linear full vehicle model[J]. Simulation Modeling Practice and Theory,2008,9.

[11]黄剑鸣，富丽娟.汽车主动悬架系统的神经网络控制算法[J].重庆工学院学报（自然科学版），2008，3

[12]方敏，等.汽车主动悬架系统H∞控制器的降阶[J].控制理论与应用，2007，4.

汽车悬架的发展历程

汽车悬架的发展历程汽车的悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部份会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。在汽车的行驶过程中，悬架的作用是弹性的连接车桥和车架，减缓行驶中车辆受到由路面不平引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好，迅速衰减由于弹性系统引起的振动，传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩，并起导向作用，使车轮按照一定轨迹相对车身运动。悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性，是现代汽车十分重要的部件之一。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，高档豪华大客车则使用空气弹簧。悬架的种类和工作原理根据悬架的阻尼和刚度是否随行驶条件的变化而变化，可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架，半主动悬架还可以按阻尼分为有级式和无级式两类。传统的悬架系统的刚度和阻尼系数，是按经验设计或优化设计方法选择的，一经选定后，在车辆行驶过程中，就无法进行调节，因此其减震性能的进一步提高受到限制，这种悬架成为被动悬架。为了克服被动悬架的缺陷，20世纪60年代提出了主动悬架的概念，主动悬架就是由在悬架系统中采用有源或无源可控制的元件组成。它是一个闭环控制系统，根据车辆的运动状态和路面状况主动作出反应，以抑制车体的运动，使悬架始终处于最优减震状态。所以主动悬架的特点就是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进行动态自适应调节。因此系统必须是有源的。半主动悬架则由无源但可控制的阻尼元件组成。在车辆悬架中，弹性元件除了吸收和贮存能量外，还得承受车身重量及载荷，因此半主动悬架不考虑改变悬架的刚度而只考虑改变悬架的阻尼。由于半主动悬架结构简单，在工作时，几乎不消耗车辆动力，又能获得与主动悬架相近的性能，故应用较广。由于路面输入的随机性，车辆悬架阻尼的控制属于自适应控制，即所设计的系统在输入或干扰发生大范围的变化时，能自适应环境，调节系统参数，使输出仍能被有效控制，达到设计要求。它不同于一般的反馈控制系统，因为它处理的具有“不确定性”的反馈信息。自适应控制系统按其原理不同，可分为校正调节器和模型参考自适应控制系统两大类，由于要建立一个精确的“车辆-底面”系统模型还很困难，故目前的主动悬架，多采用自校正调节器。虽然现代汽车的种类较多，结构差异较大，但一般由弹性元件、减振元件和导向构件组成。工作原理是：当汽车轮胎受到冲击时，弹性元件对冲击进行缓冲，防止对汽车构件和人员造成损伤。但弹性件受到冲击时会产生长时间持续的振动，容易使驾驶员疲劳。故减振元件应快速衰减振动。当车轮受到冲击而跳动时，应使其运动轨迹符合一定的要求，否则会降低汽车行驶时的平顺性和操纵稳定性。导向构件在传力的同时，必须对方向进行控制。

汽车悬挂系统结构原理详细图解

汽车悬挂系统结构原理图解 Post by：2010-10-419:48:00 什么是悬挂系统舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。

一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。悬挂系统的分类现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，如下图所示，也就是汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。

基于LQR控制的主动悬架优化设计

基于LQR控制的主动悬架优化设计摘要：根据汽车行驶性能的要求，本文以1/4 车辆模型为例，建立汽车的动力学模型，利用线性二次最优控制理论对主动悬架的LQG 控制器进行设计，并运用MATLAB/simulink对汽车动力学模型进行仿真。结果表明: 具有LQG 控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的改善有良好效果。关键词：主动悬架；被动悬架；LQG控制器引言悬架系统是汽车的重要部件, 对于汽车的平顺性、操稳性和安全性都有着重要的影响, 而主动悬架是悬架发展的必然方向。控制器的设计对于主动悬架性能的发挥起着重要的作用, 本文中以1/4 汽车主动悬架为研究对象, 建立汽车动力学模型和设计LQG控制器算法, 应用 Matlab/Simulink 进行汽车系统的控制仿真。 1 基于线性二自由度汽车模型的建立 1.1 被动悬架系统的建立车辆悬架系统是一个多输入多数徐彤，为了研究的方便性以及更好地与车辆行驶的情况相吻合，文本一1/4 车辆模型为研究对象，车辆模型如图1 所示。图1 ：被动悬架车辆1/4 模型根据图1 所示，建立一个被动悬架车辆1/4 模型，首先建立运动微分方程： m b x b K s(x b x w ) C s(x b x w ) m w x w K t (x w x g) K s(x b x w) C s(x b x w)

整理得： x b C s xb ss s x w s x b s s x m b m b m b C s K s K s K t x b s x b s x b s t x b m w m w m w 1) 式中： C s 为悬架阻尼， K s 为悬架刚度。选取状态变量和输入向量为： U x g 则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式，即： X AX BU C s C s K s K s m b m b m b m b K t C s C s K s K s K s A B m w m w m w m w m w 1 0 0 0 1 x w x g x b x w ]T 将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式，即： Y CX DU 其中： Cs Cs Ks Ks 0 m b m b m b m b D1 C0 0 0 1 1 1 1.2 被动悬架系统的建立 m b C s 其中， A 为状态矩阵， B 为输入矩阵，其值如下：将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即：

汽车主动安全和被动安全

汽车安全对于车辆来说分为主动安全和被动安全两大方面。主动安全就是尽量自如的操纵控制汽车。无论是直线上的制动与加速还是左右打方向都应该尽量平稳，不至于偏离既定的行进路线，而且不影响司机的视野与舒适性。这样的汽车，当然就有着比较高的避免事故能力，尤其在突发情况的条件下保证汽车安全。被动安全是指汽车在发生事故以后对车内乘员的保护，如今这一保护的概念已经延伸到车内外所有的人甚至物体。由于国际汽车界对于被动安全已经有着非常详细的测试细节的规定，所以在某种程度上，被动安全是可以量化的。汽车安全之主动安全设备篇盘式制动器盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制‘动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，以加速通风散热和提高制动效率。防抱死制动系统(ABS) ABS是Anti-lockBrakingSystem缩写。世界上最早的ABS系统是首先在飞机上应用的，后来又成为高级轿车的标准配备，现在则大多数轿车都装有ABS。众所周知，刹车时不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，直至汽车停下，但遇到急刹时，常需要汽车紧急停下来，很想一脚到

基于LQR控制的主动悬架优化设计

基于LQR 控制的主动悬架优化设计摘要：根据汽车行驶性能的要求，本文以1/4车辆模型为例，建立汽车的动力学模型，利用线性二次最优控制理论对主动悬架的LQG 控制器进行设计，并运用MATLAB/simulink 对汽车动力学模型进行仿真。结果表明: 具有 LQG 控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的改善有良好效果。关键词：主动悬架；被动悬架；LQG 控制器引言悬架系统是汽车的重要部件, 对于汽车的平顺性、操稳性和安全性都有着重要的影响, 而主动悬架是悬架发展的必然方向。控制器的设计对于主动悬架性能的发挥起着重要的作用, 本文中以1/4汽车主动悬架为研究对象,建立汽车动力学模型和设计LQG 控制器算法,应用Matlab/Simulink 进行汽车系统的控制仿真。 1 基于线性二自由度汽车模型的建立 1.1 被动悬架系统的建立车辆悬架系统是一个多输入多数徐彤，为了研究的方便性以及更好地与车辆行驶的情况相吻合，文本一1/4车辆模型为研究对象，车辆模型如图1所示。图1：被动悬架车辆1/4模型根据图1所示，建立一个被动悬架车辆1/4模型，首先建立运动微分方程： ()()()()()b b s b w s b w w w t w g s b w s b w m x K x x C x x m x K x x K x x C x x =----???=--+-+-??

整理得： ??? ? ?? ?+--+-+-+-=-+-+-+-=g w t b w t s b w s b w s b w s w b b s b b s w b s b s b x m K x m K K x m K x m C x m C x x m K x m K x m C xb m C x （1）式中：s C 为悬架阻尼，s K 为悬架刚度。选取状态变量和输入向量为： []w b w b x x x x X = g x U = 则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式，即： BU AX X += 其中，A 为状态矩阵，B 为输入矩阵，其值如下： ?????? ?? ? ?????????---- -= 00 1 001w s s w s w s w s b s b s b s b s m K K m K m C m C m K m K m C m C A ???? ?? ????????=000w t m K B 将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即： T w b g w b x x x x x Y ][--= 将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式，即： DU CX Y += 其中： ??? ?? ? ? ???????---=11001000b b b b m Ks m Ks m Cs m Cs C ???? ? ?????-=010D 1.2 被动悬架系统的建立如图2所示，

主动悬架LQG最优控制设计

主动悬架LQG最优控制设计吕福麟 113085234379 摘要：根据汽车行驶性能的要求，建立二自由度的1/4汽车动力学模型，利用最优控制理论对主动悬架的LQG（Linear Quadratic Gaussian）控制器进行设计，运用MATLAB/simulink对模型仿真，对比主动悬架与被动悬架在控制效果上的差别。仿真结果表明，具有LQG控制器的主动悬架可以明显的提高汽车行驶的操稳性能。关键词：主动悬架；LQG控制器；MATLAB/simulink；仿真结果ABSTRACT：According to the requirement of the vehicle driving performance,a 2-degree-of-freedoms 1/4 car dynamic model was build.LQG(Linear Quadratic Gaussian) controller for active suspension was designed with the optimal control law,MATLAB/simulink was used to simulation the model,compared the difference of control performance with active suspension and passive suspension.The result of simulation show that it could improve the car driving handling and stability with LQG controller. Key Words:active suspension,LQG controller,MATLAB/simulink,simulation result 1前言传统的悬架主要由弹性元件、减震器和导向装置组成，他们的阻尼和刚度已经确定就不便于调节，而且只能在特定的路面激励和特定的车速下才能达到最优控制，灵活性较差。不能满足人们对驾驶舒适性和操纵稳定性的要求。为了解决这个问题，主动悬架控制渐渐得到发展，他与被动悬架的主要区别在于可以根据不同路面激励和行驶状况，自行调节车辆的动态，从而满足人们对行驶的要求。本问就是在此基础之上研究主动悬架的最优控制。 2 2自由度1/4车辆模型的建立

汽车主动悬架控制系统的发展研究

目录 1 引言 (1) 2 汽车悬架系统的类型和应用 (1) 2.1 被动悬架 (1) 2.2 主动悬架 (2) 2.3 半主动悬架 (2) 3 主动悬架控制系统国内外研究现状 (2) 4 汽车悬架的控制策略 (3) 4.1 天棚阻尼与开关阻尼控制 (3) 4.2 随机线性二次最优控制 (3) 4.3 模糊控制 (4) 4.4 神经网络控制 (4) 4.5 预测控制 (4) 4.6 滑模变结构控制 (5) 4.7 复合控制 (5) 5 控制方法的展望 (5) 5.1 注重控制策略的综合运用 (5) 5.2 注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究 (5) 5.3 注重悬架系统模型的降阶研究 (6) 6 结论 (6) 参考文献： (6)

汽车主动（半主动）悬架控制系统的研究发展 1引言汽车主动悬架目前是国内外研究的热点问题，研究的关键技术主要在控制策略的选择上及执行器的研发方面。国外由于成本问题，一些油气主动悬架也仅限用在一些高级轿车上，国内在此方面还处在研发及试验阶段，离主动悬架系统普遍使用在轿车上的时代还较远。 2汽车悬架系统的类型和应用悬架是车架与车桥之间一切传力装置的总称，它的主要功用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，以保证汽车能平顺行驶。衡量悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性; 即乘坐舒适性和操纵稳定性，但这两个方面是相互排斥的性能要求。由于被动悬架的刚度和阻尼系数是固定的，无法根据不同的使用要求自适应地改变，在结构设计上只能是满足平顺性和操纵稳定性之间矛盾的折衷。为服这个缺陷，国外在五十年代提出了“主动悬架”的概念。主动悬架的特点是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进行动态自适应调节。主动悬架包控制单元和力发生器，力发生器的作用下使悬架的特性得到控制，如同改变了悬架的刚度和阻尼系数，其中最关键的是控制算法的优劣。 2.1被动悬架被动悬架, 由弹性元件和不可变参数的减振器组成, 只能在特定工况下达到最优, 缺少对变载荷、变车速、不可预测路况的适应性。被动悬架是传统的机械结构，由弹簧、减震器和导向机构组成。被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调，只能在特定的工况下达到最优减振效果，存在明显的共振峰，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，缺乏灵活性。但被动悬架因结构简单、设计容易和制造方便，且无须额外的能量输入，目前在中低档轿车上应用最为广泛[1]。为了进一步改善被动悬架的减振效果,满足现代汽车对悬架提出的更高的性能要求，在桑塔纳、夏利和赛欧等轿车上加强了通过优化寻找最优悬架参数和对悬架导向机构的研究，采用了带有横向稳定杆的多连杆机构悬架系统，在一定程度上改善了被动悬架减振效果。

汽车主动安全技术之EDB

汽车主动安全技术之EBD EBD的英文全称是Electric Brakeforce Dis-tribution 。EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。汽车制动稳定性直接影响到汽车安全，而制动稳定性与制动时车轮是否抱死以及前后车轮的抱死顺序密切相关。前轮抱死车辆将失去转向能力，后轮抱死则会发生侧滑甚至甩尾，后果更严重。理想的前后桥制动力分配曲线(简称I线) 如图2-1所示，它只与汽车的总重及质心位置有关，因此空载和满载时的I 曲线是不同的。实际上前后桥上的制动力分配是由前后制动器的大小决定的，因此它只能是一条直线即β线。图2-1汽车前后桥制动力分配曲线传统的汽车制动系统通常都通过在前后轴制动管路间增加一个比例阀来限制后轴的制动力，以避免制动时后轮先发生抱死侧滑，从而获得如下图所示的制动力分配曲线，但后桥的附着利用率仍然不是最好，其附着损失见图2-2中阴影部分图2-2带比例阀的前后桥制动力分配曲线图2-3带EBD的前后桥制动力分配曲线EBD 采用电子技术替代传统的比例阀来控制汽车液压制动系统的前后桥制

动力分配，其基本思想:尽可能增大后轮制动力，由传感器监测车轮的运动情况，一旦发现后轮有抱死趋势，电子控制器控制液压制动器降低制动压力。由于 EBD 调节频率高、调节幅度小、控制精确，可使β线始终位于 I 线下方且无限接近于 I 线(图2-3所示)。因此 EBD 在保证制动稳定性的同时，使后轮获得了最大制动力，从而提高了整车的制动效能。随着汽车工业的飞速发展和高速公路的迅速延伸, 汽车的行驶速度越来越快, 对汽车行驶安全性的要求也愈来愈高, 改善汽车的制动性能始终是汽车设计、制造部门的重要任务。汽车制动防抱死系统(ABS)和电子制动力分配系统(EBD)在汽车上的开发成功, 使汽车的制动性能得到质的飞跃。ABS解决了汽车紧急制动时附着系数的利用，并可获得较好的制动方向稳定性及较短的制动距离，然而它不能解决制动系统中的所有缺陷。在车轮滑移率还没有达到ABS的控制范围时，作用在四个车轮上的制动压力同时一致增大，然而前后车轮上的垂直载荷发生了转移，前后车轮达到最佳滑移的时间并不一致，这时ABS系统对地面附着力的利用并没有达到最大。因此ABS就进一步发展衍生出了电子制动力分配系统（EBD）。EBD是ABS的一种辅助系统，在ABS系统的基础上增加了功能。装载有EBD的汽车性能要远高于只有ABS的汽车，见图2-4。图2-4有无EBD时车辆制动性能对比图 EBD 相对于 ABS 并没有任何硬件上的附加，而只是控制程序、功能上的优化与增强，甚至可以说 EBD 是 ABS 衍生出的辅助功能，通过改进，增强ABS 电脑软件控制逻辑，使运算功能更复杂，在一些汽车的产品说明书上就是以“ABS+EBD”来标明。汽车工程师们除了在编著电脑运算程序时需增加一定的控制程序之外，并没有过多的硬件投入。EBD 在制动时能根据车辆各个车轮的运动状态，智能分配各个车轮制动力大小，以维持车辆在制动状态下的平稳与方向。而且，即使 ABS 失效，EBD 也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生。 EBD 在汽车制动时即开始控制制动力，而 ABS 则是在车轮有抱死倾向时开始工作。ABS 与 EBD 都是对作用在车轮上的力矩进行控制，能防止车轮相对于

国内重型卡车悬架现状与发展趋势分析

悬架系统由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。一般来说，汽车的悬架系统分为非独立悬架和独立悬架两种。目前国内重型卡车的悬架主要为非独立悬架，悬架弹性元件一般为钢板弹簧。 ●国内重卡悬架种类板簧悬架钢板弹簧悬架(简称板簧悬架)又分为少片变截面钢板悬架与等截面多片板簧悬架。目前国内95%以上的重卡悬架系统是以钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工艺成熟，工作可靠。钢板悬架示意图缺点是汽车平顺性、舒适性较差；簧下质量大，无法适应重卡轻量化的发展，并且不能同时兼顾重卡的舒适性与操纵稳定性。而空气悬架则充分利用了空气弹簧变刚性的特性，达到同时兼顾这两个方面的目的。空气悬架空气悬架系统是以空气弹簧为弹性元件,以空气做弹性介质,在一个密封的容器内充入压缩空气(气压为0.5~)，利用气体的可压缩性，实现其弹性作用的。这种弹簧的刚度可变，具有较理想的弹性特性。

空气悬架示意图目前空气悬架控制模式主要有两种，一种是采用机械高度阀手动调节。另一种为电子控制(ECAS)，使传统空气悬架系统的性能得到很大改善，提高了悬架操作舒适性和反应灵敏度。橡胶悬架

橡胶悬挂示意图橡胶悬架是以橡胶弹簧为弹性元件，由于橡胶弹簧具有变刚度的特点，因此，整个悬架有较强的承载能力。橡胶悬架在承载性、可靠性等方面都比传统使用的钢板悬架更具优势，而且能够适应矿山作业等恶劣工况。 ●国内重卡悬架发展现状板簧悬架国内汽车悬架弹簧生产企业160余家，遍布全国各地，具有规模的专业生产企业(生产规模在0.8万吨以上)约80余家。产品质量水平已达到国外先进国家90年代水平。大部分企业规模较小，生产集中度低，散乱差问题较严重。其中真正形成大规模、大批量生产的企业为数不多，大多仍停留在简单生产工艺的水平上，产品成本较高，难以参与国际市场竞争。国内能够生产高档次汽车钢板悬架弹簧的企业只有4家：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、重庆红岩汽车弹簧厂、山东汽车弹簧厂，他们都具有生产多种叠片簧、渐变刚度弹簧、少片变截面钢板弹簧和双曲率半径及平直段的汽车钢板弹簧的能力。国内能够同时生产客车、货车、轿车悬架弹簧的厂家只有三个：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、山东汽车弹簧厂。在重卡领域，每家主机厂基本上都有自己的钢板弹簧配套厂家，一汽解放重卡板簧悬架主要是由一汽集团辽阳汽车弹簧厂配套；东风重卡板簧悬架主要由东风汽车悬架弹簧有限公司配套；中国重汽板簧悬架

外文翻译---汽车悬架系统概述

附录Ⅰ：外文资料 Automotive Suspension System Overview The impact of the Vehicle in many aspects, Suspension plays a very important role . The components of the suspension system perform six basic functions: 1.Maintain correct vehicle ride height. 2.Reduce the effect of shock forces. 3.Maintain correct wheel alignment. 4.Support vehicle weight. 5.Keep the tires in contact with the road. 6.Control the vehicle’s direction of travel. Most suspension systems have the same basic parts and operate basically in the same way. They differ, however, in the way the parts are arranged. The vehicle wheel is attached to a steering knuckle. The steering knuckle is attached to the vehicle frame by two control arms, which are mounted so they can pivot up and down. A coil spring is mounted between the lower control arm and the frame. When the wheel rolls over a bump, the control arms move up and compress the spring. When the wheel rolls into a dip, the control arms move down and the springs expand. The spring force brings the control arms and the wheel back into the normal position as soon as the wheel is on flat pavement. The idea is to allow the wheel to move up and down while the frame, body, and passengers stay smooth and level. The unequal length control arm or short, long arm (SLA) suspension system has been common on American vehicles for many years. Because each wheel is independently connected to the frame by a steering knuckle, ball joint assemblies, and upper and lower control arms, the system is often described as an independent suspension. The short, long arm suspension system gets its name from the use of two control arms from the frame to the steering knuckle and wheel assembly. The two control arms are of unequal length with a long control arm on the bottom and a short control arm on the top. The control arms are sometimes called A arms because in the top view they are shaped like the letter A. In the short, long arm suspension system, the upper control arm is attached to a cross shaft through two combination rubber and metal bushings. The cross shaft, in turn, is bolted to the frame. A ball joint, called the upper ball joint, is attached to the outer end of the upper arm and connects to the steering knuckle through a tapered stud held in position with a nut. The inner ends of the lower control arm have pressed-in

车辆主动悬架最优控制讲课稿

车辆主动悬架最优控制

车辆主动悬架的控制研究悬架是汽车的重要装置之一，它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通过性等多种使用性能有着很大的影响。设计优良的悬架系统，对提高汽车产品质量有着极其重要的意义。目前，汽车上普遍采用的是弹性元件和减震器组成的常规悬架，从控制力学的角度，将这种悬架称为被动悬架。实践和研究结果都表明，常规悬架受到许多限制，即使采用优化方法来设计也只是将其性能改善到一定程度。为了克服常规悬架对其性能改善的限制，在汽车中采用和发展了新型的主动悬架。主动悬架能够根据路面情况及汽车运行的实际状态进行最优反馈控制，使汽车整体行驶性能达到最佳。主动悬架的主要特点是能够主动提供能量，与传统被动悬架相比，其最大的优点在于具有高度的自适应性。一、车辆主动悬架系统建模主动悬架的分析模型如图3.3所示，图中u 为主动悬架执行机构的作用力。主动悬架的运动微分方程为： ????? ---==)(01..11.. 22x x k u x m u x m t (1) 状态变量、输出向量的选取同被动悬架，且为了便于与被动悬架的比较分析，选取与被动悬架模型相同的输入信号，路面激励仍为选白噪声)(t ω，根据微分方程组（1），建立如下所示的状态方程和输出方程 ?????+=++=Eu Cx y t D Bu Ax x )(ω。（2）

式中： ????????????? ?--=00 01000 000010101 m k A t ；????????????????-=121010m m B ；????????????=0100D ； ??????????=010*********C ；???? ??????????=0012m E 汽车悬架可认为是一种连续线性的随机最优控制系统，由最优线性滤波器串接确定性调节器的最优反馈增益系数矩阵组成。这两部分参数可分别加以确定。对于控制要求的性能指标是二次函数积分型的调节器问题，外界干扰是高斯白噪声，综合性能指标为： dt t u t R t u t X t Q t X u J T T ?∞ +=0)]()()()()()([)( (3) 此处认为汽车主动悬架的最优控制器为一个终端时间无限的线性调节器，问题仍是寻找最优控制)(t u ，使目标函数J 取极小。线性调节器的主要问题之一是如何选择Q 、R 阵以获得比较满意的控制过程动态响应，计算机仿真可以解决这个问题。在悬架设计中，为提高汽车的操纵稳定性和行驶平顺性，应使簧载质量垂直加速度、悬架动扰度及轮胎动变形较小。此外，从实现控制的角度来看，应使所需的控制能量较小。因此式(3)可写为 ?∞ +-+-=022*******])()([dt Ru x x q x x q J (4) 或写为 ?∞ +=0 2][dt Ru QX X J T (5) 其中 ?????? ??? ???=00 000000000001 2 q q Q 这里，q 1——轮胎动变形加权系数

汽车主动悬架控制系统的发展研究

目录 1引言1 2汽车悬架系统的类型和应用1 2.1被动悬架1 2.2主动悬架2 2.3半主动悬架2 3主动悬架控制系统国内外研究现状2 4汽车悬架的控制策略3 4.1天棚阻尼与开关阻尼控制3 4.2随机线性二次最优控制3 4.3模糊控制4 4.4神经网络控制4 4.5预测控制4 4.6滑模变结构控制5 4.7复合控制5 5控制方法的展望5 5.1注重控制策略的综合运用5 5.2注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究5 5.3注重悬架系统模型的降阶研究6 6结论6 参考文献：6

汽车主动安全控制方法

(1)随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念[1]。交通安全问题已成为世界性的大问题。全世界每年因交通事故死亡的人数约50万，汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度也相应加快，加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙，汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，汽车的行车安全更显得非常重要[2]。传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生，主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。 (2)为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计，如ABS，EBD，TCS，LDWS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯，前后雾灯，后窗除雾等也是主动安全设计。目前安全技术逐渐在完善，有更多的安全技术将被开发并得到应用[3,4]。 ①ABS(防抱死制动系统)——它通过传感器侦测到的各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，由此了解车轮是否已抱死，再命令执行机构调整制动压力，使车轮处于理想的制动状态(快抱死但未完全抱死)。对ABS功能的正确认识：能在紧急刹车状况下，保持车辆不被抱死而失控，维持转向能力，避开障碍物。在一般状况下，它并不能缩短刹车距离。 ②EBD(电子制动力分配系统)——它必须配合ABS使用，在汽车制动的瞬间，分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出摩擦力数值，根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力，避免因各轮刹车力不同而导致的打滑，倾斜和侧翻等危险。 ③ESP(电子稳定程序)——它实际上也是一种牵引力控制系统，与其它牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且控制从动轮。它通过主动干预危险信号来实现车辆平稳行驶。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会放慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会放慢内后轮，从而校正行驶方向。 ④EBA(紧急刹车辅助系统)——电脑根据刹车踏板上侦测到的刹车动作，来判断驾驶员对此次刹车的意图，如属于紧急刹车，则指示刹车系统产生更高的油压使ABS发挥作用，从而使刹车力更快速的产生，缩短刹车距离。 ⑤LDWS(车道偏离预警系统)——该系统提供智能的车道偏离预警，在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，能在偏离车道0.5秒之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故，此外，使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。 ⑥胎压监控——美国国家公路交通安全管理局(NHTSA) 已经做出要求，截止2003产品年车重小于或达到4536公斤的所有美国乘用车辆都必须配备胎压监控系统，事后宝马公司就已经把该系统用在全系轿车中。驾驶者可以通过车内提示警告系统来判断轮胎胎压情况是否正常，首先避免了因轮胎亏气出现的行车跑偏，其次在高速行驶时也对乘坐者安全是一种保障。 ⑦倒车警告/倒车影像/车外摄像头——倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时，针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常，该系统会在您行车时已经进行响应；它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁，同时会发出声音警告，该系统是一个短程检测系统。如：上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能，反光镜左边会有一个车体形状的图标，前/后雷达在侦测障碍物时警告

汽车悬架控制系统发展概述综述

汽车悬架控制系统发展概述 1.前言悬架依据其可控性可以分为不可控的被动悬架和可控的智能悬架两大类。在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下，被动悬架难以满足期望的性能要求；而智能悬架能够对行驶路面、汽车的工况和载荷等状况进行监测，进而控制悬架本身特性及工作状态，使汽车的整体行驶性能达到最佳。智能悬架中主动、半主动悬架在近年来得到了迅速发展，较好地解决了安全性和舒适性这一对卜矛盾，将其缓和至相对较低。 2.主动悬架与半主动悬架主动悬架是一个动力驱动系统，包括测量系统、反馈控制中心、能量源和执行器四个部分。其原理是测量系统通过传感器获得车辆振动信息，传递给控制中心进行处理，进而由控制中心发出指令给能量源产生控制力，再由执行器进行控制，衰减悬架的振动。由于主动悬架结构复杂，成本高，需要很大的能量消耗，它的发展受到了一定的制约，只在少数高级轿车中有所应用。与之相比，半主动悬架具有结构简单、成本较低、基本不需要消耗能量等优点，而对振动的控制效果在一定程度上却可以接近主动悬架，远远优于被动悬架，因而越来越受到业界的重视，得到了飞速发展。图1为主动悬架的原理图，其中F代表力发生器。图2为一种典型半主动悬架的结构示意图。半主动悬架与主动悬架结构相似，只是半主动悬架用可调刚度的弹性元件或是可调阻尼的减振器代替主动悬架的力发生器。图2的半主动悬架系统中，一个连续可调的阻尼器与一个传统的普通弹簧并联，需要假定系统中的阻尼器能够完全独立于悬架的相对运动，且能根据力控制信号做出反应。悬架控制系统的发展概况可以从控制策略、执行机构以及实际应用几个方面来分析。 3.控制策略研究目前应用于悬架控制系统的控制理论比较多，主要有天棚控制、最优控制、预测控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制以及复合控制等等。 3.1 天棚阻尼与开关阴尼控制思想

车辆主动悬架最优控制

车辆主动悬架的控制研究悬架就是汽车的重要装置之一,它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通过性等多种使用性能有着很大的影响。设计优良的悬架系统,对提高汽车产品质量有着极其重要的意义。目前,汽车上普遍采用的就是弹性元件与减震器组成的常规悬架,从控制力学的角度,将这种悬架称为被动悬架。实践与研究结果都表明,常规悬架受到许多限制,即使采用优化方法来设计也只就是将其性能改善到一定程度。为了克服常规悬架对其性能改善的限制,在汽车中采用与发展了新型的主动悬架。主动悬架能够根据路面情况及汽车运行的实际状态进行最优反馈控制,使汽车整体行驶性能达到最佳。主动悬架的主要特点就是能够主动提供能量,与传统被动悬架相比,其最大的优点在于具有高度的自适应性。一、车辆主动悬架系统建模主动悬架的分析模型如图3、3所示,图中u 为主动悬架执行机构的作用力。主动悬架的运动微分方程为: ?????---==)(01..11..22x x k u x m u x m t (1) 状态变量、输出向量的选取同被动悬架,且为了便于与被动悬架的比较分析,选取与被动悬架模型相同的输入信号,路面激励仍为选白噪声)(t ω, 根据微分方程组(1),建立如下所示的状态方程与输出方程 ?????+=++=Eu Cx y t D Bu Ax x )(ω。 (2) 式中: ??????????????--=0001000000010101m k A t ;????????????????-=121010m m B ;????????????=0100D ; ??????????=010*********C ;??????????????=0012m E 汽车悬架可认为就是一种连续线性的随机最优控制系统,由最优线性滤波器串接确定性调节器的最优反馈增益系数矩阵组成。这两部分参数可分别加以确定。对于控制要求的性能指标就是二次函数积分型的调节器问题,外界干扰就是高斯白噪声,综合性能指标为: dt t u t R t u t X t Q t X u J T T ?∞+=0)]()()()()()([)( (3) 此处认为汽车主动悬架的最优控制器为一个终端时间无限的线性调节器,问题仍就是寻找最优控制)(t u ,使目标函数J 取极小。线性调节器的主要问题之一就是如何选择Q 、R 阵以获得比较满意的控制过程动态响应,计算机仿真可以解决这个问题。在悬架设计中,为提高汽车的操纵稳定性与行驶平顺性,应使簧载质量垂直加速度、悬架