汽车半主动悬架系统
电流变阻尼器对汽车悬架结构振动的智能半主动控制

电流变阻尼器对汽车悬架结构振动的智能半主动控制在汽车悬架系统的设计和优化过程中,电流变阻尼器(Current VariableDamper,CVD)的应用越来越受到重视。
电流变阻尼器是一种能够根据车辆行驶状态自动调节悬架阻尼的装置,从而提高汽车的舒适性和操控性能。
本文将从理论和实践两个方面探讨电流变阻尼器对汽车悬架结构振动的智能半主动控制。
我们来了解一下电流变阻尼器的工作原理。
电流变阻尼器主要由弹簧、电阻片和可变电阻器组成。
当汽车行驶时,弹簧会受到压缩力的作用,导致阻尼系数发生变化。
可变电阻器通过改变其电阻值来调节弹簧的刚度,从而实现对悬架阻尼的调节。
与传统的机械式悬架相比,电流变阻尼器具有更好的调节性能和更低的能耗。
要实现电流变阻尼器对汽车悬架结构振动的智能半主动控制,我们需要解决一些技术难题。
首先是传感器的选择问题。
目前市场上常见的传感器有压力传感器、加速度传感器和陀螺仪等。
这些传感器可以实时监测汽车悬架系统的运动状态,为电流变阻尼器提供必要的控制信号。
但是,由于汽车行驶过程中的各种干扰因素,这些传感器的测量结果可能存在误差。
因此,在设计电流变阻尼器控制系统时,需要对这些传感器进行精确校准,以提高系统的稳定性和可靠性。
其次是控制算法的设计问题。
电流变阻尼器的控制目标是使悬架系统在各种工况下保持良好的稳定性和舒适性。
为了实现这一目标,需要设计一种高效、灵活的控制算法。
该算法应该能够根据车辆的实际行驶状态自动调整电流变阻尼器的参数,以满足不同的驾驶需求。
为了提高系统的响应速度和鲁棒性,还需要对控制算法进行优化和改进。
最后是系统集成问题。
电流变阻尼器虽然具有很多优点,但是将其与现有的汽车悬架系统相结合并不容易。
这需要对两者的结构和原理进行深入研究,以找到最佳的集成方式。
还需要考虑电流变阻尼器在实际应用中的安全性和可靠性问题,确保其不会对车辆和驾驶员造成任何危害。
电流变阻尼器对汽车悬架结构振动的智能半主动控制是一个复杂而又具有挑战性的课题。
半主动悬架的工作原理

半主动悬架的工作原理
半主动悬架是一种先进的汽车悬架系统,它结合了主动和被动悬架的优点,为汽车提供更好的舒适性和稳定性。
这种悬架系统的工作原理基于电磁阻尼控制技术。
在车辆行驶时,传感器会监测悬架和车身的运动,然后将这些信息传输给控制单元。
控制单元会根据这些信息计算出车辆所需的阻尼力,并通过电磁阻尼器调节悬架的阻尼力。
与传统的被动悬架系统不同,半主动悬架可以根据路面条件和驾驶者的行为自动调整悬架的阻尼力。
如果车辆行驶在崎岖不平的路面上,悬架会自动调整为更加柔软的阻尼力,以提高车辆的舒适性。
如果车辆行驶在高速公路上,悬架会自动调整为更加刚硬的阻尼力,以提高车辆的稳定性和操控性。
半主动悬架系统的优点在于,它可以提高车辆的舒适性和稳定性,同时消除了传统被动悬架的缺点。
但是,由于半主动悬架系统的成本较高,因此它通常只用于高档车型中。
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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车辆悬架是汽车重要的组成部分之一,其功能是支撑并缓解车身在路面行驶过程中的震动和冲击,提高行驶的稳定性和舒适性。
传统的悬架系统在一定程度上能够满足车辆的需求,但随着现代科技的不断发展,车辆悬架已经发展到了半主动悬架的阶段,能够更好地适应各种路况和驾驶需求。
半主动悬架是指车辆悬架系统能够通过传感器对车辆的运动状态进行实时监测,并对悬架的阻尼、弹性等参数进行调整,以实现优化的控制,提高车辆的操控性和舒适性。
半主动悬架的优点在于其能够根据路面情况和驾驶者的需求进行自动调节,从而达到最佳的悬架效果。
半主动悬架的最优控制方法是通过控制悬架阻尼和弹性参数来实现的。
这些参数的控制需要基于车辆的运动状态和路面情况进行实时调整。
具体来说,半主动悬架的最优控制方法包括以下几个方面:1.实时监测车辆状态和路面情况:半主动悬架系统需要通过传感器对车辆的运动状态和路面情况进行实时监测,包括车速、加速度、制动状态、路面起伏等参数。
2.悬架参数的自适应调整:根据车辆状态和路面情况的监测结果,半主动悬架系统需要对悬架的阻尼和弹性参数进行自适应调整,以达到最佳的悬架效果。
这需要先建立悬架系统的数学模型,然后通过模型预测来实现悬架参数的自适应调整。
3.控制策略的设计:半主动悬架系统需要设计合理的控制策略,以实现最优控制效果。
常用的控制策略包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
4.优化算法的应用:为了实现更好的最优控制效果,半主动悬架系统需要应用优化算法来优化控制策略。
常用的优化算法包括遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法等。
半主动悬架的最优控制方法需要通过实时监测车辆状态和路面情况,对悬架的阻尼和弹性参数进行自适应调整,设计合理的控制策略,应用优化算法等多个方面的综合考虑,才能够实现最佳的悬架效果,提高车辆的操控性和舒适性。
未来,随着科技的不断进步,半主动悬架的最优控制方法还将不断发展和完善。
主动与半主动悬架

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Control of active and semi-active suspension systems for passenger cars
Robust Control
No Control
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Active Motion Stability
Goal : To increase the stability of Transport through control
第七节
主动悬架和半主动悬架
车辆主动悬架系统是在悬架中附加一个可控制作用力装置,通常由四部分组成: 执行机构:执行控制系统指令。如:液压缸、气缸、电动机等。 测量系统:测量系统各状态,为控制系统提供依据。如各种传感器。 控制系统:处理数据,发出各种控制指令。如:电子计算机。 能源系统:为以上各部分提供能源。 主动悬架系统:
油箱 油泵 储压器
全主动悬架(有源主动悬架):可调节悬架刚度和阻尼。 半主动悬架(无源主动悬架):只能调节悬架阻尼。
油气弹簧
电动机
微处理机 阀杆
传感器 悬架下支 承摆臂
全主动悬架
半主动悬架
被动悬架工作演示
全主动悬架(有源主动悬架):可调节悬架刚度和阻尼
半主动悬架:只能调节悬架阻尼
乘用车主动、半主动悬架的控制
• • IWT-project with Tenneco/Monroe Development of robust controller for active suspension of quarter car
– linear model – uncertainty modeling, – H-infinity design
Some measured FRF’s and fitted models
半主动悬架的自适应滑模控制算法研究

半主动悬架的自适应滑模控制算法研究摘要:本研究聚焦于半主动悬架的自适应滑模控制算法,旨在通过深入的理论分析和实验验证,提升车辆行驶的平顺性和稳定性。
半主动悬架作为一种先进的汽车悬架系统,能够通过传感器感知路面状况和车身姿态,实时调节阻尼参数,从而优化车辆性能。
而自适应滑模控制算法的应用,则能进一步提升半主动悬架的性能表现。
我们提出了一种基于改进的理想天棚系统的自适应滑模变结构控制算法。
该算法的核心在于在实际被控系统和参考模型之间的误差动力学系统中产生渐进稳定的滑模运动。
通过李雅普诺夫稳定性原理,我们证明了所设计的滑模控制算法的稳定性。
以某重型车辆为例进行的MATLAB 仿真结果显示,与传统被动悬架和最优控制相比,自适应滑模控制器能够显著改善车辆的平顺性,并对模型参数的不确定性和外界扰动展现出良好的适应性和鲁棒性。
滑模控制算法也存在抖振问题,这也是未来研究需要重点关注的方向。
为了解决这一问题,我们探讨了各种削弱抖振的方案,并在实验验证中观察到滑模控制的抖振现象相对较小,这表明所设计的滑模控制器能够很好地改善悬架性能,达到预期效果。
我们还研究了轮胎阻尼对悬架系统性能的影响,提出了一种考虑轮胎非线性阻尼的四分之一车模型。
通过在不同路面条件下的仿真分析,我们深入探讨了滑模控制和天棚控制在不同车速和路面频率下的性能表现。
本研究为半主动悬架的自适应滑模控制算法提供了深入的理论和实验支持,为进一步提升汽车行驶性能提供了新的思路和方法。
滑模控制的抖振问题仍需进一步研究和完善,以适应更复杂的道路和驾驶条件。
Abstract:This study focuses on the adaptive sliding mode control algorithm of semi-active suspension, aiming to improve the smoothness and stability of vehicle driving throughin-depth theoretical analysis and experimental verification. As an advanced automotive suspension system, semi-active suspension can perceive road conditions and body posture through sensors, adjust damping parameters in real time, and optimize vehicle performance. The application of adaptive sliding mode control algorithm can further improve the performance of semi-active suspension. We propose an adaptive sliding mode variable structure control algorithm based on an improved ideal ceiling system. The core of this algorithm lies in generating asymptotically stable sliding mode motion in the error dynamics system between the actual controlled system and the reference model. We have demonstrated the stability of thedesigned sliding mode control algorithm through the Lyapunov stability principle. The MATLAB simulation results using a heavy vehicle as an example show that compared with traditional passive suspension and optimal control, the adaptive sliding mode controller can significantly improve the smoothness of the vehicle, and demonstrate good adaptability and robustness to the uncertainty of model parameters and external disturbances. The sliding mode control algorithm also has the problem of chattering, which is also a focus of future research. To address this issue, we have explored various solutions to reduce chattering and observed in experimental verification that the chattering phenomenon of sliding mode control is relatively small. This indicates that the designed sliding mode controller can effectively improve suspension performance and achieve the expected results. We also studied the effect of tire damping on suspension system performance and proposed a quarter car model that considers tire nonlinear damping. Through simulation analysis under different road conditions, we delved into the performance of sliding mode control and canopy controlunder different vehicle speeds and road frequencies. This study provides in-depth theoretical and experimental support for the adaptive sliding mode control algorithm of semi-active suspension, and provides new ideas and methods for further improving the driving performance of automobiles. The chattering problem of sliding mode control still needs further research and improvement to adapt to more complex road and driving conditions.一、概述随着汽车工业的不断发展,对车辆行驶平顺性和稳定性的要求也在日益提高。
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。
主动悬架系统的工作原理

主动悬架系统的工作原理在现代汽车技术中,主动悬架系统是一种非常重要的技术创新。
它可以通过调整车辆悬挂系统的刚度和阻尼,使车辆在行驶过程中保持舒适性和稳定性。
主动悬架系统的工作原理是通过传感器感知车体的姿态变化,然后根据这些信息来调节悬挂系统的特性,以提供最佳的悬挂效果。
主动悬架系统通常由以下几个部分组成:传感器、控制单元和执行器。
传感器用于感知车体的姿态变化,如加速度、车速、转向角等。
控制单元根据传感器的数据分析车体的状态,并决定悬挂系统需要进行的调整。
执行器根据控制单元的指令,调节悬挂系统的刚度和阻尼。
主动悬架系统的工作原理可以分为两个阶段:感知阶段和调节阶段。
在感知阶段,传感器感知车体的姿态变化,并将这些数据传输给控制单元。
控制单元会根据传感器的数据分析车体的状态,例如车辆的加速度、车速、转向角等。
在调节阶段,控制单元根据车体的状态决定悬挂系统需要进行的调整,并向执行器发送相应的指令。
执行器是主动悬架系统中非常重要的组成部分,它负责调节悬挂系统的刚度和阻尼。
执行器可以通过不同的方式来实现调节,例如通过电磁阀控制油液的流动来改变悬挂系统的刚度和阻尼。
当控制单元发送指令时,执行器会根据指令改变油液的流动,从而调节悬挂系统的特性。
主动悬架系统的工作原理可以通过一个简单的例子来解释。
假设车辆行驶在一个起伏不平的路面上,传感器会感知到车体的加速度和姿态变化。
控制单元根据传感器的数据分析出车体的状态,然后决定悬挂系统需要进行的调整。
如果车体的加速度较大,控制单元可以通过执行器调节悬挂系统的刚度和阻尼,使车辆在起伏不平的路面上保持稳定。
这样,主动悬架系统可以提供更好的悬挂效果,提高车辆的舒适性和稳定性。
主动悬架系统是一种重要的汽车技术创新,它可以通过调节悬挂系统的刚度和阻尼,使车辆在行驶过程中保持舒适性和稳定性。
主动悬架系统的工作原理是通过传感器感知车体的姿态变化,并根据这些信息来调节悬挂系统的特性。
通过这种方式,主动悬架系统可以提供更好的悬挂效果,提高车辆的驾驶体验。
车辆主动悬架系统控制方案设计

车辆主动悬架系统控制方案设计车辆主动悬架系统是一种利用电子控制和传感器技术来调节车辆悬挂系统的功能。
通过检测车辆的动态状况和路况情况,主动悬架系统能够实时调节悬挂的刚度和阻尼,提升车辆的稳定性和行驶舒适性。
本文将针对车辆主动悬架系统的控制方案进行设计,共分为传感器模块、控制模块和执行模块三个部分。
传感器模块是主动悬架系统的基础,负责采集车辆的动态信息和路况情况。
常用的传感器包括加速度传感器、角度传感器、车速传感器和路况传感器等。
加速度传感器用于检测车辆的加速度和减速度,角度传感器用于检测车辆的倾斜角度,车速传感器用于检测车辆的速度,路况传感器用于检测路面的平整度和颠簸程度。
传感器采集到的数据需要经过滤波和处理后方能使用。
控制模块是主动悬架系统的核心,负责根据传感器模块采集到的数据,进行实时的控制和调节。
控制模块包括控制算法和控制器两部分。
控制算法通常采用PID控制算法,即比例、积分、微分控制算法。
PID控制算法能够根据车辆的动态状况和路况情况,计算出合适的悬挂刚度和阻尼,以提升车辆的稳定性和行驶舒适性。
控制器通常采用微控制器或程序控制器,用于控制悬挂系统的执行器。
执行模块是主动悬架系统的实施部分,负责根据控制模块的指令,实时地调节悬挂的刚度和阻尼。
执行模块包括悬挂系统的执行器和悬挂系统的控制阀。
悬挂系统的执行器通常为液压或电液混合执行器,用于实现悬挂系统的加压或减压。
悬挂系统的控制阀用于控制液压或电液混合执行器的操作,根据控制模块的指令,调节液压或电液混合执行器的工作状态。
在车辆主动悬架系统的控制方案设计中,传感器模块负责采集车辆的动态信息和路况情况,控制模块负责根据传感器模块采集到的数据,进行实时的控制和调节,执行模块负责根据控制模块的指令,实时地调节悬挂的刚度和阻尼。
三个模块之间需要进行信息的传递和交互,以实现整个系统的协调工作。
在实际应用中,车辆主动悬架系统的设计还需要考虑到成本、可靠性和安全性等因素。
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传统的悬架系统的刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的,根据这些参数设计的悬架结构,在汽车行驶过程中,其性能是不变的,也是无法进行调节的,使汽车行驶平顺性和乘坐舒适性受到一定影响。
故称传统的悬架系统为被动悬架系统。
如果悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶调节(车辆的运动状态和路面状况等)进行动态自适应调节,使悬架系统始终处于最佳减振状态,则称为主动悬架。
主动悬架系统按其是否包含动力源可以分为全主动悬架(有源主动悬架)和半主动悬架(无源主动悬架)系统两大类。
全主动悬架全主动悬架是根据汽车的运动状态和路面状态,适时地调节悬架的刚度和阻尼,使其处于最佳减振状态。
它是在被动悬架(弹性元件、减振器、导向装置)中附加一个可控作用力的装置。
通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。
执行机构的作用是执行控制系统的指令,一般为发生器或转矩发生器(液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等)。
测量系统的作用是测量系统各种状态,为控制系统提供依据,包括各种传感器。
控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令,其核心部件是电子计算机。
能源系统的作用是为以上各部分提供能量。
半主动悬架目前,主流的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,因此它无动力源且只由可控的阻尼元件组成。
由于半主动悬架结构简单,工作时几乎不消耗车辆动力,而且还能获得与全主动悬架相近的性能,故有较好的应用前景。
半主动悬架按阻尼级又可以分成有级式和无级式两种。
(1)有级式半主动悬架它是将悬架系统中的阻尼分为两级、三级或更多级,可由驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择悬架所需要的阻尼级。
也就是说,可以根据路面条件(好路或坏路)和汽车的行驶状态(转弯或制动)等来调节悬架的阻尼级,使悬架适应外界环境的变化,从而可以较大幅度地提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。
半主动悬架中的三级阻尼可调减振器的旁路控制阀是由调节电动机来带动阀芯转动,使控制阀孔具有关闭,小开和大开3个位置,产生3个阻尼值。
该减振器应用于OPEL SENTOR和OPELGA轿车上。
(2)无级式半主动悬架它是根据汽车行驶的路面条件和行驶状态,对悬架系统的阻尼在几毫秒内有最小变到最大进行无级调节。
无级半主动微处理器从速度、位移、加速度等传感器处接受到信号,计算机出系统相适应的阻尼值,并发出控制指令给步进电动机,经阀杆调节阀门,使其改变节流孔的通道节面积,从而改变系统的阻尼。
该系统虽然不必外加能源装置,但所需传感器较多,故成本仍较高。
新型的半主动悬架系统前人基于天棚阻尼的概念发明了半主动阻尼器,并应用于生产,但对悬架性能的改善是极其有限的。
后来,有人提出了开关控制的半主动悬架,它能产生较大的阻尼力,这种悬架已应用到实车上,其后又有人在半主动悬架控制中引入了此方法,并改进了控制算法的稳定性。
日产公司研制了一种声纳式半主动悬架,它可通过声纳装置预测路面信息,悬架减振器有柔和、适中和稳定3种选择状况。
随后有研究人员利用了电流变和磁流体作为工作介质,研究了新型的半主动悬架系统。
半主动悬架系统除了少量的开启电液阀的能量以外,几乎不需要外加能源,研究表明,只要恰当选择控制逻辑,半主动阻尼器可以达到像主动减振器一样的减振效果。
通常,半主动悬架是指悬架弹性元件的刚度和减振器的阻尼系数之一可以根据需要进行调节的悬架。
目前,半主动悬架研究主要集中在调节减振器的阻尼系数方面,即将阻尼可调减振器作为执行机构,通过传感器检测到汽车行驶状况和道路条件的变化以及车身的加速度,由ECU根据控制策略发出脉冲控制信号实现对减振器阻尼系数的有级可调和无级可调。
有级可调减振器有级可调减振器阻尼在三档之间快速切换,切换时间通常为几毫秒,有级可调减振器实际上是在减振器结构中采用较为简单的控制阀使通流面积在最大、中等或最小之间进行有级调节。
有级可调减振器通过减振器顶部的电机控制旋转阀的旋转位置使减振器的阻尼在软/中/硬三档之间变化,有级可调减振器的结构及其控制系统相对简单,但在适应汽车行驶工况和道路条件的变化方面有一定的局限性,有级可调减振器的设计关键是发展先进的阀技术,增加阻尼变化的档数缩短切换时间从而使复杂的控制策略应用成为可能,以进一步提高悬架的控制品质。
无级可调减振器无级可调减振器的阻尼调节可采取以下几种方法:(1)节流孔径调节:通过步进电机驱动减振器的阀杆连续调节减振器的通流面积,来改变阻尼节流阀或其他形式的驱动阀来实现。
这类减振器的主要问题是节流阀结构复杂,制造成本高。
(2)减振液黏性调节:使用黏性连续可控的新型的功能材料电流变或磁流变液体作为减振液,从而实现阻尼无级变化,电流变液体在外加电场作用下,其流变材料性能(如剪切强度,表观黏度等会发生显著的变化,将这种电流装入减振器并在内外筒之间加上电场通过改变电场强度使电流液体的黏度改变,从而改变减振器的阻尼力。
由于电流变减振器的阻尼可随电场强度的改变而连续变化,这无疑是一个较好的选择。
但电流变液体存在较多问题,其电致屈服强度小,温度工作范围不宽,零电场黏度偏高,悬浮液中固体颗粒与基础液体之间比重相差较大、容易分离,沉降稳定性差,对杂质敏感等难以适应电流变减振器长期稳定工作的需要。
要使电流变减振器响应迅速、工作可靠,必须解决以下几个问题:设计一个体积小、重量轻,能任意调节的高压电源;为保证电流变液体的正常工作温度必须设计一个散热系统;充装电流变液体时,要保证无污染;性能优良的电流变液体;高压电源的绝缘与封装。
电流变减振器在国外已有一些产品问世。
如德国的商业电流变液与电流变减振器及美国的相关产品等。
磁流变液体是指在外加磁场的作用下,流变材料性能发生急剧变化的流体,将磁流变液体装入磁流变减振器通过控制磁场强度可实现磁流变减振器阻尼的连续、无级可调。
磁流变减振器具有电流变减振器同样的特点,响应比电流变减振器要慢,主要是磁流变液体的磁化和退磁需要时间。
磁流变减振器通常采用活塞缸结构,磁流变液的通路有位于活塞上的阻尼孔或单独的旁路构成。
在磁流变液的通路上施加磁场,按结构可分为单出杆活塞结构和双出杆活塞结构.单出杆活塞缸结构设计的磁流变减振器已用于大型载重汽车司机座椅半主动悬架减振系统。
磁流变液体的特点存在的问题是响应时间长、结构比较笨重、流变性能和稳定性还需要改进。
目前成功开发的电流变液体与磁流变液体的特性,从材料特性上看它们都能满足汽车工作要求,但在屈服应力、温度范围、塑性黏度和稳定性等性能方面,磁流边液体强于电流变液体,这也是选用磁流变液体作为半主动悬架系统减振器的减振液的主要因素。
其最主要的问题是实现电源以及降低减振器内液体紊流产生的噪声十分困难。
减振器驱动方式可控减振器驱动方式有转阀方式、旁路阀方式、压电驱动方式、磁场控制的磁流变方式和永磁直流直线饲服电机驱动方式等。
转阀方式是由控制器单元发出的信号经处理驱动步进电机从而驱动转动阀转动,改变减振器阻尼孔的大小,产生符合系统要求变化的阻尼力。
旁路阀方式是由电磁阀根据控制器单元发出的信号开关打开磁阀相当于在油路中增加一个节流孔,从而改变总的阻尼孔的面积,产生符合系统要求的有级变化的阻尼力。
压电驱动方式是在减振器的活塞杆内,安装压电执行器和压电传感器。
压电执行器由88个压电元件叠加而成,在直流电压作用下压电元件会伸长,该位移经位移放大室放大到可以打开转换阀,形成分流油路,从而获得小阻尼。
利用压电传感器可将前轮减振器检测到的路面情况传给电控单元,控制后轮减振器的阻尼。
磁场控制的磁流变方式是利用电控单元发出的电压或电流信号控制磁流变减振器内变压线圈产生高压实现对阻尼的连续无级调节。
永磁直流直线饲服电机驱动方式则是由直线饲服电机直接实现直线运动控制。
电机驱动效率高、响应迅速、灵敏度高、随机性好、控制稳定。
目前,永磁直流直线伺服电机在航天飞行器中应用广泛应用,其驱动性能优于液压执行机构。
半主动悬架控制策略最早提出的半主动悬架控制方法是天棚阻尼控制方法,由于其控制算法简单,得到了广泛的应用。
但天棚阻尼控制只能解决了悬架系统的舒适性而没有很好解决操纵稳定性问题。
因此,目前研究的重点是改进型的天棚阻尼控制方法在半主动悬架系统中的应用。
以经典控制理论为基础的控制不需要了解被控对象的数学模型,只要根据经验进行调节器参数在线调整,即可取得满意的结果,不足的是对被控对象参数变化比较敏感,研究查表法参数控制PID和模糊控制方法在半主动悬架控制系统中应用有一定的实际的意义。
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。
而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。
所以最优控制方法在半主动悬架控制系统中应用很少。
自适应控制方法应用于汽车悬架控制系统有自校正控制和模型参考自适应控制两类控制策略。
自校正控制是一种将受控对象参数在线识别与控制器参数整定想结合的控制方法,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。
采用自适应控制的车辆悬架阻尼减振系统改善车辆的行驶特性,在德国大众汽车公司的底盘上得到了应用。
模糊控制方法在半主动悬架系统中的应用效果比常规控制方法有效,但模糊控制器的稳定性只通过一些模拟过程测试,判断其稳定性的标准还不存在;控制器只使用于一定的汽车参数;改变轮胎性能会使控制结果明显变坏;路面性质对控制效果影响较大。
因此,模糊控制方法在半主动悬架控制中应用从理论上无法判定,只能通过系统实测才能确定。
神经网络是一个由大量处理单元所组成的高度并行的非线性动力系统,其特点是可学习性和并行性,故在汽车悬架振动控制中有广泛的应用前景,但神经网络不适于表达基于规则的知识,需要较长的训练时间,因此神经网络须与其他控制方法相结合构成复合控制模式,才能具有更大的实际应用。
总之,半主动悬架控制方法较多,各种方法均有利弊,综合应用各种方法开发系统控制器是发展方向,从文献分析看:日本、德国、韩国等汽车发达国家基本都是采用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。
任何控制系统总存在不可避免的时滞,它会导致反馈控制系统预料外的失稳,出现安全极为不利的轮跳。
因此在汽车半主动悬架振动控制系统开发过程中,应该结合实际车型研究和开发控制有效、实用简单、造价合理的控制器,并经过大量的实车测试才能推广应用。