汽车悬架控制系统的类型与方法研究
汽车悬架控制技术的概述
汽车悬架控制技术的概述关键词：车辆悬架控制方法摘要：对车辆悬架及其控制系统进行了较为全面的叙述，介绍了车辆悬架的类型与工作原理，着重对以现代控制理论为核心的车辆悬架控制方法予以比较和分析并作出相应的评价，对车辆悬架控制系统的发展方向和应用进行了研究，为深入研究车辆悬架控制系统提供有力的保证。
悬架系统是车辆的一个重要组成部分。
车辆悬架性能是影响车辆行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。
传统的被动悬架一般由具有固定参数的弹性元件和阻尼元件组成，被设计为适应某一种路面，限制了车辆性能的进一步提高。
20世纪70年代工业发达国家已经开始研究基于振动主动控制的主动、半主动悬架系统。
近年来电子技术、测控技术、机械动力学等学科的快速发展，使车辆悬架系统由传统被动隔振发展到振动主动控制。
特别是信息科学中对最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络等的研究，不仅使悬架系统振动控制技术在现代控制理论指导下更趋完善，同时已开始应用于车辆悬架系统的振动控制，使悬架系统振动控制技术得以快速发展。
随着车辆结构和功能的不断改进和完善，研究车辆振动，设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代车辆质量的重要措施。
1 悬架系统的类型与工作原理根据现代车辆对悬架提出的各种性能要求，悬架的结构形式和振动控制方法随时在更新和完善。
悬架的结构形式很多，分类方法也不尽相同。
按导向机构的形式，可分为独立悬架和非独立悬架两大类。
按控制力则可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种基本类型。
1.1 被动悬架一般的车辆绝大多数装有由弹簧和减振器组成的机械式悬架。
其中，弹簧主要用来支承簧上质量的静载荷，而减振器主要用于控制响应特性。
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。
而对车辆悬架的要求：一是为提高转弯、制动等操纵过程的稳定性，要求悬架应具有高阻尼系数；二是为隔开随机路面不平对车辆的扰动，提高乘坐舒适性，要求悬架应具有低阻尼系数。
汽车悬架控制方法及研究趋势
准备发出控制指令时，不只是考虑系统当前所处的状态，它还要将 系统未来可能出现的目标值或者其它方面的干扰考虑进来，然后进 行综合评判之后对执行器发出最终控制指令。预见控制方法的广泛 运用，大大的提升了控制单元的响应速度以及控制的灵敏性。 2.3 智能控制方法
汽车悬架的控制方法发展至今已经延伸出了很多种类，将各种 不同的控制方法进行整合，相互补充取得最佳的悬架控制效果是当 前研究工作的重点方向。复合控制方法的产生，不仅使悬架系统的 建模与控制更加便捷高效，而且对于悬架整体性能的改进与提升也 有显著的推动作用。
3 研究趋势
汽车悬架控制系统今后的研究方向以控制的精确性、有效性、 低耗能与低成本为主。目前，各个单独的控制方法都较为成熟，而 将其进行交叉融合就显得尤为重要，这也是汽车悬架控制系统有较 大提升空间的一方面。所以应着重结合非线性控制理论与智能控制 技术，不断完善和发展汽车悬架控制方法，以获得更加优异的悬架 性能。
传统的悬架控制为被动控制，即电控单元不需要对悬架系统输 入任何能量。半主动悬架主要指电控单元通过执行器输入少量能量 以调节阻尼参数的控制。主动控制则为电控单元通过控制机构给悬 架系统施加一定的控制力，以达到改变悬架阻尼和刚度的目的。
2 汽车悬架控制系统的控制方法 2.1 自适应控制方法
自适应控制方法主要采用自校正控制策略。自校正控制策略在 非线性车辆主动悬架系统上的运用，使得车辆能够适应在不同工况 和不同载荷下悬架元件特性的变化，并及时反馈给电控单元以降低 车身的振动频率和幅度。其关键之处在于电控单元根据实时输入信 号，从设置好的存储器中自动匹配出最符合当前路况的控制参数。 2.2 预见控制方法
0 引言
悬架最主要的功能是将车轮与车架之间产生的力和力矩进行相 互传递，并在汽车遇到不平路面时，缓冲由不平路面传递给车架或 车身的冲击力。通过悬架系统中的减振器衰减由此引起的振动，以 保证汽车具有良好的行驶平顺性。
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1974年，美国学者karnopp等提出了天棚阻尼控制思想。
原理是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器，可以完全防止车身与悬架系统产生共振，达到衰减振动的目的。
电子控制悬架系统
电子控制单元的基本工作原理：各 传感器和控制开关产生的电信号，经输 入接口电路整形放大后，送入计算机 CPU中，经过计算机处理和判断后分 别输出各控制信号，驱动相关的执行器 和显示器工作。
ECU系统原理图
这些控制信号有：促使执行器改变 悬架减振器阻尼力的阻尼控制信号；促 使发光二极管显示悬架系统当前阻尼力 状态的显示控制信号。
电子控制悬架系统
一，概述
1、汽车悬架的作用
汽车悬架是指连接车架(或承 载式车身)与车桥(或车轮)的一系 列传力装置。
（1） 承载即承受汽车各方向的载荷， 这些载荷包括垂直方向、纵向和 侧向的各种力。
（2） 传递动力即将车轮与路面间产生 的驱动力和制动力传递给车身， 使汽车向前行驶、减速或停车。
（3） 缓冲即缓和汽车和路面状况等引 起的各种振动和冲击，以提高乘 员乘坐的舒适性。
在现代中、高档汽车上很少采用普 通的减振器，转而采用电控半主动悬 架或电控主动悬架，以提高汽车的综 合性能。
1. 电控半主动悬架的结构和工作原理
大部分半主动悬架采用了手动控 制方式，由驾驶员根据路面状况和汽 车的行驶条件，手动控制相关的动作， 对减振器的阻尼力进行变换。
如果当减振器的阻尼力被调整为 “硬” 时，还可增强汽车在转弯或在 不平道路上行驶时抗侧倾的能力，提 高汽车操纵的稳定性。
1）横向稳定驱动器
驱动器的外形及驱动杆的位置
驱动器的结构 1—直流电动机；2—蜗轮；3—小行星轮；4—齿圈；5—托架； 6—限位开关；7—太阳轮；8—变速传动轴；9—蜗杆
直流电动机 1—驱动杆；2—从动杆；3—变速传感器；4—蜗杆；5—小行 星轮；6—齿圈；7—太阳轮；8—托架；9—限位开关(SW2)； 10—限位开关(SW1)；11—直流电动机；12—蜗杆；13—弹簧
车辆半主动悬架最优控制方法研究
车辆半主动悬架最优控制方法研究一、引言车辆悬架系统对车辆行驶性能和乘坐舒适性有着重要影响，悬架系统的控制方法研究是提高车辆安全性能和行驶舒适性的关键之一。
车辆悬架系统的控制方式可分为主动、半主动和被动三种，其中半主动悬架系统因为具有较好的安全性能和经济性，近年来受到了研究者的广泛关注。
本文旨在研究车辆半主动悬架最优控制方法，提高车辆行驶性能和乘坐舒适性。
二、车辆半主动悬架系统车辆悬架系统主要由减震器、弹簧和悬架支撑等组成。
在半主动悬架系统中，增加了一些控制器和执行器，通过调整减震器和弹簧的刚度和阻尼来控制车辆悬架系统的状态。
半主动悬架系统根据控制方式可分为阻尼可调和弹簧可调两种。
阻尼可调悬架最早应用于赛车领域，通过控制阻尼来减小车身振动，提高行驶稳定性。
弹簧可调悬架则利用可变刚度弹簧来调整悬架系统阻尼和刚度，实现悬架系统的控制。
半主动悬架系统的控制方式有当前反馈、预测控制和模型参考控制等，其中预测控制是一种现在较为流行的控制方法。
三、车辆半主动悬架最优控制方法半主动悬架系统最优控制方法的目标是最大限度地提高车辆行驶性能和乘坐舒适性。
提高行驶性能需要控制车辆的悬架系统调整，提高车辆的悬架系统的阻尼和刚度，减小车身的姿态变化，提高悬架系统对路面的适应能力。
提高乘坐舒适性需要减小车辆悬架系统的振动，提高乘坐的平稳性和舒适性。
最优控制方法包括控制器设计和优化问题两个方面。
控制器的设计可以采用反馈线性二次型控制器，并采用Kalman滤波器估计状态变量。
为了确保悬架系统的最优性能，需要根据不同车辆和不同路面情况进行优化设计。
优化问题中，应该考虑到车辆行驶的安全性能和乘坐舒适性。
可以采用多目标优化方法，将行驶安全性能和乘坐舒适性综合考虑，在保证安全性能的前提下，最大程度地提高乘坐舒适性。
四、实验结果与分析将半主动悬架最优控制方法应用于某种车辆上，通过实验验证了该方法的有效性。
在不同路面条件下，实验结果表明，半主动悬架系统最优控制方法能够显著提高车辆行驶性能和乘坐舒适性。
第7章悬架控制
应不同的行驶条件，这种悬架系统称为半从动悬架。
2．半主动悬架系统 半主动悬架系统是在半从动悬架的基础上，通过ECU进行控制， 使减振器阻尼按照行驶状态的动力学要求进行调节，使其在短时 间内由最小变到最大，对阻尼变化响应快，它可根据道路条件和 行驶速度自动地调整阻尼值，以提高汽车的安全性、操纵稳定性 和舒适性。
（3）车身高度控制 车身高度控制也有两种模式，即“标准”与“高”模式，在每种模 式中又分为低、中、高三种状态。 车身模式一旦选定，通常状态下，车身的高度不受乘员和装载质量 变化的影响，在ECU控制下保持在所选模式的经常状态高度。当汽 车在高速行驶或在颠簸路面行驶时，车身高度则由ECU在低、中、 高三种状态之间调节，使汽车经常稳定在最佳行驶状态。
3．主动悬架系统 主动悬架是一种具有作功能力的悬架，当汽车载荷、行驶速度、路 面状况等行驶条件发生变化时，主动悬架系统能自动调整悬架的刚 度、阻尼和车身高度，从而同时满足汽车的行驶平顺性、操纵稳定 性等各方面的要求。 （1）悬架刚度可以设计得很小，使车身具有较低的固有频率，以 保证正常行驶时的乘坐舒适性。由于刚度可调，使汽车转弯出现的 车身侧倾、制动、加速等引起车身的纵向摆动等问题得到解决。 （2）汽车载荷变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度不变， 汽车即使在凸凹不平道路上行驶也可保持车身平稳。 （3）普通汽车在制动时车头向下俯冲，由于前后轴载荷发生变化， 使后轮与地面的附着条件恶化，延长了制动过程。主动悬架系统可 以在制动时使车尾下沉，充分利用车轮与地面的附着条件，加速制 动过程，缩短制动距离。 （4）主动悬架可使车轮与地面保持良好接触，即车轮跳离地面的 倾向减小，因而可提高车轮与地面的附着力，从而提高了汽车抵抗 侧滑的能力。
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综述
一、汽车悬架控制系统发展概述
汽车悬架控制系统是汽车悬架系统的一种独特的控制形式，是汽车发
动机控制系统的一部分。
它的基本功能是根据汽车的运动及行驶状况，调
整悬架系统的状态以获得最佳的路面状态，以最大程度改善汽车行驶的安
全性和稳定性。
汽车悬架控制系统是现代汽车技术中重要的发展方向之一，目的是改善汽车的行驶安全性和车主舒适度。
自20世纪90年代以来，汽
车悬架控制系统迅速发展和演进，已经形成了一条完整的控制流程。
1、汽车悬架控制系统发展历程
汽车悬架控制系统的发展可以追溯到20世纪90年代中期，当时，以ABS（Anti-lock Brake System，防抱死制动系统）为代表的智能车载系
统技术才刚刚起步。
它是用于控制汽车的刹车和方向的，主要用于调节车
轮刹车的时间和强度，以保证车轮有足够的抓地力，防止汽车溜轮。
后来，智能车载系统技术得到了进一步发展，随着科学技术的发展，先后有悬架
调整系统、主动悬架系统、悬架控制系统和智能悬架系统等出现，使汽车
悬架系统具有了适应变化的能力。
2、电子控制悬架系统
自20世纪90年代末以来。
汽车主动悬架技术的研究现状
汽车主动悬架技术的研究现状汽车主动悬架技术是指车辆悬架系统能根据实时道路条件和驾驶需求主动调节悬架硬度、高度、稳定性等参数的技术。
通过主动悬架技术，可以使车辆在不同的路况和驾驶模式下获得更好的悬架性能，提供更舒适、稳定和安全的驾驶体验。
在近年来，随着科技的不断进步和需求的不断增加，汽车主动悬架技术得到了广泛的研究和应用。
本文将重点介绍主动悬架技术的研究现状并对其进行探索。
主动悬架技术的研究主要涉及到悬架系统的硬件结构和控制算法两个方面。
在硬件结构方面，主要研究了可变硬度悬架、可变高度悬架和可变稳定性悬架等。
这些悬架系统通过改变悬架中的弹簧、减振器和支撑点等部分的性能参数来实现悬架的主动调节。
例如，可变硬度悬架可以根据驾驶模式和道路条件实时调整悬架的硬度，提供更好的舒适性和操控性。
可变高度悬架可以根据路况调整车身的高度，提高通过性和稳定性。
可变稳定性悬架则可以根据车辆的动力状态实时调节悬架的稳定性，提高车辆的操控性。
目前，在这些硬件结构方面的研究已经取得了一定的成果，许多汽车企业已经开始在高端车型上应用了这些技术。
在控制算法方面，主要研究了悬架系统的控制策略和调节算法。
悬架系统的控制策略主要包括主动悬架控制和协调悬架控制两种。
主动悬架控制是通过传感器实时采集车辆和道路的信息，然后根据预设的控制算法计算出悬架的调节参数来实现主动调节的目的。
协调悬架控制则是通过车辆的电子控制单元(ECU)实时协调悬架系统和其它部分的工作，以提升整车的性能。
在调节算法方面，主要应用了模糊逻辑控制、神经网络控制和最优控制等方法。
这些算法通过将悬架系统的调节过程建模为一个最优化问题，并根据具体的需求和约束条件求解最优解，从而实现对悬架系统的精确调节。
目前，这些控制算法在实际应用中已经取得了较好的效果，但仍然存在一些问题需要进一步研究和解决。
除了硬件结构和控制算法方面的研究，主动悬架技术还需要解决一些实际应用中的问题。
首先是成本问题，主动悬架技术的研发和生产成本较高，导致其在市场上的价格较高，限制了其推广和应用。
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图２半主动悬架
作者筒介：李靖（１９９０－），男，硕士研究生，研究方向：汽车绿色可循环设计．
万方数据
第３期
李靖：汽车悬架控制系统的类型与方法研究
５３
ｆＣ。
若毫（毫一岛）≥０
若毫（毫一岛）＜０ 这一控制规则反映出，既要对作用在弹簧上、正比于车身绝对速度ｘｌ的振动进行抑制，也要使和弹簧变 形速度（ｘｌ－ｘ２）成比例的粘性阻尼力起作用，这是Ｏｎ和跗的开关式控制方法。Ｈｏｂｓｌｓｃｈｅｒ Ｒ，Ｈｕａｎｇ ｚ用语言变量 修改其控制规则的表达方式，则为 ｆ文，（文，一文，）＞０ ｜文１（文，一文，）＝０
增力口阻尼 标定阻尼
。【０
｛文．（文，一文，）＜０一÷减少阻尼
１．３主动控制悬架
汽车主动控制悬架（主动悬架１／４车型简图如图３）是在被动悬架 原有弹性元件和阻尼元件的基础上加一个主动力装置，设计者可根据 预期目的，通过这个主动力装置和预定的控制策略来改变悬架的特性，
以获得较好的工况。主动悬架能够根据工况变化，实时主动地调整和
第２６卷第３期
２０１
武汉纺织大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ
Ｖｂｌ．２６ ＮＯ．３ ＪＵｎ．２０ｌ ３
３年０６月
ＷＵＨＡＮ
ＴＥＸＴＩＬＥ
ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
汽车悬架控制系统的类型与方法研究
孥 遣
（武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０）
摘要：分析了汽车悬架控制系统的基本类型及其特点，重点探讨半主动控制和主动控制悬架系统中常用的几种 控制方法。并为今后汽车悬架控制系统的发展方向提出了些许建议。 关键词：汽车；悬架；主动控制；半主动控制 中图分类号：Ｕ４６３．３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—４１４Ｘ（２０１３）０３—００５２—０５
图５典型的主动悬架控制示意图
等）适时地发出控制信号，以调节悬架刚度和阻尼系数，主动地调整和产生所需的控制力，使悬架始终处 于最佳减振状态。典型的主动悬架控制示意图如图５。 其中，基于遗传算法和神经网络的车辆主动悬架控制技术、基于免疫算法的车辆主动悬架控制技术为 两种十分典型的主动悬架控制技术。
２．２．１基于遗传算法和神经网络的车辆主动悬架控制技术
万方数据
武
汉
纺
织
大
学
学
报
２０１３年
制法。为了模拟由于车身质量、轮胎刚度、减振器阻尼系数以及车辆结构高频柔度模态等变化不确定的误 差，应用Ｈ∞控制方法可实现车辆悬架振动控制具有较强的鲁棒性。最优预报控制是利用车辆前轮的扰动信 息预估路面的干扰输入，预报控制的策略就是把所测量的状态变量反馈给前后控制器实施最优控制。 其中，ＬＱＲＯｉｎｅａｒ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）且ｌＪ线性二次型调节器算法理论使用最为广泛，其对象是现代控制理 论中以状态空间形式给出的线性系统，而目标函数为对象状态和控制输入的二次型函数。ＬＱＲ最优设计是指 设计出的状态反馈控制器Ｋ要使二次型目标函数Ｊ取最小值，而Ｋ由权矩阵Ｑ与Ｒ唯一决定，故此Ｑ、Ｒ的选择尤 为重要。ＬＱＲ理论是现代控制理论中发展最早也最为成熟的一种状态空间设计法。
２．１
半主动悬架常用的控制方法
７０年代初，Ｃｒｏｓｂｙ和Ｋａｒｎｏｐ首先提出了半主动 悬架控制的概念，图４为典型的两自由度半主动悬 架系统控制示意图。该系统由一弹性元件与可调阻 尼器构成。此可调阻尼器在其力的产生方面非常相 似于被动悬架中的阻尼器，但其阻尼值是根据车身 质量的加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规 律而瞬态变化的，因此其减振效果又接近于全主动 悬架。由于半主动悬架中弹簧刚度为一定值，所以
线性力学等许多学科。
１
车辆悬架控制系统的类型
车辆悬架的振动控制可分为被动控制、半主动控制和主动控制三种
基本类型。凡不需要输入能量的振动控制称为被动控制；输入少量能量调 节阻尼系数的控制称为半主动控制；通过输入外部能量使控制机构给于 悬架系统施加一定控制力的振动控制称为主动控制。
１．１被动控制悬架
汽车被动控制悬架（被动悬架１／４车型简图如图１）由于无需输入外 部能量和结构简单等优点而得到广泛应用。但随着汽车性能的不断完善 与发展，对悬架提出更高的要求。为满足现代汽车对悬架提出的各种性能 要求，悬架的结构形式一直在不断地更新与完善。尽管如此，传统的被动控 制依然受到许多限制。主要是难于同时改善在不同路面上高速行驶车辆 的稳定性和行驶平顺性。因此，被动控制的减振效果较差。
各类复杂问题。
神经网络和遗传算法相互融合，可以成为科学寻优运算的方法。对于１，２车辆悬架模型，指标的权重系数、 簧载质量和悬架刚度对系统的稳定性有重要影响，综合考虑车辆行驶平顺性和操纵稳定性，将簧上质量加速 度、车轮动载荷和悬架动挠度作为评价主动悬架控制效果的重要指标，选取控制目标函数为：
Ｊ＝Ｐｌ毒＋如矿＋岛掣＋反堕鱼窖型＋晰２＋斛２
算法概要如下：
设悬架自由度弹簧阻尼系统动力方程为：
肘｛ｚ｝＋ｃ｛ｚ）＋Ｋ｛Ｚ｝＝Ｄｕｆｆ）＋Ｅｆ（ｔ）
．厂（ｆ）表示外部激励的（ｒ）阶向量；“（ｆ）是（ｍ）维控制力向量；Ｄ是（ｎ×ｍ）控制力位置矩阵；Ｅ是（ｎ×ｒ）
外部激励位置矩阵。 状态空间表达式为：Ｊｃ（ｔ）＝Ａｘ（ｔ）＋曰“（，）＋ｎｆ（ｔ）
式中：础）为状态向量（２ｎ）；Ａ为系统矩阵（２ｎ×２ｎ）；Ｂ为控制力位置矩阵（２ｎ×ｍ）；Ｈ为外部激励位置
天棚阻尼与开关阻尼控制原理是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器，产生与车体绝对 速度成正比的控制力，可以完全防止车身与悬架系统产生共振，达到衰减振动的目的。在天棚控制方式中， 控制力取决于车体的绝对速度的反馈，不需要很多传感器也不需要复杂的数学模型，可靠性较好。
控制力可以表示为：
ｆ＝一ｃ■ｊ；其中ｃ▲为比例系数，ｘ为车体垂直振动速度； 开关阻尼控制思想的阻尼力算法可用以下公式表示
２汽车悬架系统的控制方法
汽车悬架控制系统大多由传感器拾取车身绝对速度、车身对车轮的相对速度、车身的加速度等信号， 经计算机处理发出指令进行控制。由于车辆悬架控制系统是十分复杂的非线性动力系统，基于模型的线性反 馈控制策略受到极大的限制。目前应用于车辆悬架控制系统的控制方法主要有天棚阻尼与开关阻尼控制方 法，最优控制方法、自适应控制方法、基于遗传算法和神经网络控制的智能控制方法等控制方法。
产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优减振状 态，达到同时改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性的目的。 主动控制悬架通常包括三部分：传感器、控制器以及执行机构， 并由它们与汽车系统组成闭环控制系统。其中控制器是整个系统的信
图３主动悬架
息处理和管理中心，它接受来自各个传感器的信号，依据特定的数据处理方法和控制规律，决定并控制执 行机构的动作，从而达到改变车身的运动状态、满足隔振减振要求的目的。
悬架是现代汽车的重要总成之一，是提高车辆平顺性（乘座舒适性）和安全性（操纵稳定性）、减少动载荷引 起零部件损坏的关键，但基于经典隔振理论的传统悬架无法同时兼顾这三方面的要求。从上世纪７０年代起， 国外一些专家学者就开始研究基于控制技术的主动，半主动悬架系统。引入控制技术后的悬架是一类复杂的 非线性动力系统，其研制及应用涉及机械动力学、测控技术、电子技术、流体传动及控制、计算机技术、非
理想参考模型。
自适应控制存在的问题表现在自校正控制过程需要在线辨识大量的结构参数，所以导致计算量大，实 时性不好。而模型参考自适应控制方法涉及路面信息获得的精度问题，这一点与预测控制存在的问题相似。 另外，当悬挂系统参数由于突然的冲击而在较大的范围变化时，自适应控制的鲁棒性将变坏。
２．１．３天棚阻尼与开关阻尼控制
万方数据
第３期
李靖：汽车悬架控制系统的类型与方法研究
５５
遗传算法作为一种非确定性的拟自然算法，为复杂系统的优化提供了一种新的方法，实践证明其效果显 著；其基本思想是模拟自然界遗传机制和生物进化论而形成的一种随机搜索与优化算法。人工神经网络是 指将具有一定处理能力的单元按一定方式相互联结以模拟人类神经系统的信息处理机制，能够有效地解决
图１被动悬架 尼器
１．２半主动控制悬架
汽车半主动悬架（半主动悬架１／４车型简图如图２）由可变特性的弹簧 和减振器组成。其基本工作原理是根据簧上质量相对车轮的速度响应和加 速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节可调弹簧的刚度或可调减 振器的阻尼力。半主动悬架在产生力的方面近似于被动悬架，但是半主动 悬架的阻尼系数或刚度系数是可变的。通常以改变减振器的阻尼力为主， 将阻尼分为两和三级，由人工选择或根据传感器信号自动确定阻尼级。其 研究工作始 １９７４年美国加州大学戴维斯分校Ｋａ．ｒｎｏ—ＰＰ的研究工作。通过 输入少量控制能量调节减振器的液力阻尼，改善悬架的振动特性。若以 ｘａｌ表示悬挂质量（车身）速度，ｘａ２表示非悬挂质量（车桥）速度，ｃ表示阻尼系
异概率为０．１。
神经网络系统采用双隐层的结构，学习算法中的权系数学习 规律采用学习率自适应调整与动量项相结合的改进算法，即
ｗｉｊ（ｔ－ｔ－１）＝ｗｕ（ｔ）一刁Ｏ）∑毛ｐ＋ｔ尬ｗＵ（ｔ）
Ｐ
式中，刀——学习效率，口——动量系数。
动量项使调节向着误差曲面底部的平均方向变化，起到缓冲平滑 的作用，使学习速率加快。 遗传神经网络控制算法流程图见图６，采用神经网络对系统 的动态响应进行模拟，同时应用遗传算法进行寻优，调整网络权 值，使得悬架系统的动态响应达到预期效果。基于遗传算法神经 网络的悬架控制方法对于改善车辆行驶平顺性有显著效果，所 提出的控制方法对所建立的主动悬架模型有良好的适应性。 ２．２．２基于免疫算法的车辆主动悬架控制技术 免疫的实质是抵御外界抗原侵入的自我保护能力和自适应 能力。免疫算法的优点在于具有良好的系统响应性和自主性， 有很好的智能型和鲁棒性，因此被运用到车辆悬架系统中，进 行相应的系统仿真分析。 汽车主动悬架的免疫控制系统，以车身加速度和速度、悬架 和车轮变形为输入，力发生器控制力为输出。免疫控制器在接受 模型状态输人后，根据免疫算法得出最佳的控制力，从而使悬架 的性能得到提高，其主动悬架的免疫控制系统框图见图７。免疫 控制器在接受模型状态输入后，根据免疫算法碍出最佳的控制 力，从而使悬架的性能得到提高。算法实现流程见图８。