汽车悬架系统主动振动控制初探

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汽车悬架系统主动振动控制初探

作者：张学明

来源：《科技与创新》2014年第04期

摘要：汽车悬架系统位于车身和车轮中间，作用在于缓冲地面不平坦带来的震动，保证

行车的舒适和安全。现代主动悬架系统和半主动悬架系统有助于控制汽车动力系统的工作状态，促进汽车行驶性能的优化。通过对汽车的主动悬架和半主动悬架系统进行分析，对主动悬架系统的振动控制策略进行了详细探讨。

关键词：悬架系统；振动控制；控制方法；减震器

中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0004-02

悬架系统由弹性元件、导向机构和减振装置组成，是车身和车轮间传力连接装置的总称。在汽车行驶过程中，路面作用力、车轮垂直反力、纵向反力和侧向反力等产生的力矩都要通过悬架系统传递到车身，所以说，悬架系统的减振性能关系到汽车行车的安全和舒适度。

传统汽车悬架系统是一种被动控制系统，其中的弹性元件刚度值是固定的，阻尼元件的阻尼值也是固定的，无法根据汽车行驶情况的变化而变化。在具体设计中，就算是实现了最优化设计，也只能针对某些特定激励产生最优响应，一旦实际行驶中激励出现变化，悬架系统的性能就不再是最优了。由此，设计一个综合性能良好的悬架系统已成为现代汽车研究的一项重要内容。近年来，信息技术和自动控制技术的快速发展为新型悬架系统开辟了道路，为设计出具有良减震性能的悬架系统提供了条件。

1 主动悬架和半主动悬架概述

汽车的主动悬架思想最早由GM公司的Erspiel-Labrosse在悬架设计中提出，紧接着，W.O.Obson和https://www.360docs.net/doc/9f886015.html,wrther也进行了类似的研究，最后，Thonpson总结了主动悬架的思想和控制规律。

主动悬架系统的工作原理是：传感器采集汽车行驶中的震动信息，并传递给控制中心，控制中心根据震动情况作出一定的判断，并发布控制指令给执行器。在发布指令的过程中，能量源会发出一个控制力，配合执行器采取相应的动作，起到减震效果。图1所示为一个简单的主动悬架系统。主动悬架系统造价高昂，能量消耗大，因而只在一些高级轿车中应用。目前汽车行业多采用半主动悬架系统，虽说减震效果不如主动悬架系统，但相差不大，且具有结构简单、造价低、不需要消耗能量等优点，因而在汽车行业得到广泛应用，图2就是半主动悬架系统。与主动悬架系统相比，半主动悬架系统用可调弹性元件替代力发生器，并与普通弹簧形成并联结构，能根据力控制信号作出相应的控制反应。