车辆半主动空气悬架系统设计与试验
车辆半主动悬架系统的分析设计及试验研究
收稿日期:199810143国家机械工业局课题(98Q K0033)和安徽省自然科学基金项目(97423001)陈无畏 合肥工业大学汽车学院 教授,230069 合肥市方锡邦 合肥工业大学汽车学院 副教授王启瑞 合肥工业大学汽车学院 副教授范迪彬 合肥工业大学汽车学院 副教授李智超 合肥工业大学汽车学院 讲师车辆半主动悬架系统的分析设计及试验研究3陈无畏 方锡邦 王启瑞 范迪彬 李智超 【摘要】 分析了车辆半主动悬架系统及可调阻尼减振器的性能,建立起数学模型,设计了可调阻尼减振器,并进行了不同道路条件下的实车行驶试验。
通过试验结果的分析比较,表明半主动悬架在提高车辆乘座舒适性方面要优于被动悬架。
叙词:悬架 道路试验 舒适性 前言车辆振动是影响行驶平顺性的主要因素。
合理地设计车辆悬架系统,可改善其行驶平顺性。
近年来,主动和半主动控制悬架系统的研究取得了较大进展。
主动悬架是通过各种反馈信息来实现悬架刚度和阻尼的调节,其执行机构选用高精度的液压伺服缸,用较多的外部动力来控制执行机构,故结构复杂,成本高。
半主动悬架系统包括一个普通弹簧和一个并联的阻尼可调减振器,通过控制阀来调节阻尼,以改善与悬架刚度的匹配。
由于它的结构较前者简单且成本较低,具有较大的实用价值。
1 数学模型111 4自由度车辆模型图1所示的带有阻尼可调的半主动悬架4自由度车辆模型,其运动微分方程为m c z βc +F ca +F ka +F cb +F kb =0I c Ηβ+l a (F ca +F ka )-l b (F cb +F kb )=0m 2az β2a -F ca -F ka +k 2a (z 2a -q a)=0m 2b z β2b -F cb -F kb +k 2b (z 2b -q b )=0(1)式中 F ca =c a (z α1a -z α2a )+u a F cb =c b (z α1b -z α2b )+u b F ka =k 1a (z 1a -z 2a ) F kb =k 1b (z 1b -z 2b )Η=z 1a -z 1b l a +l b z c =l a z 1b +l b z 1al a +l b根据可调阻尼减振器的特点,可将其看作由常规阻尼器(阻尼力为c a (z α1a -z α2a ))和变阻力阻尼器(阻尼力为可控力u a )两部分组成(或者是c b (z α1b -z α2b )+u b )。
车辆半主动空气悬架系统设计与试验
车辆半主动空气悬架系统设计与试验汪若尘;陈龙;张孝良;朱兴华【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2012(43)4【摘要】建立了半主动空气悬架系统数学模型,设计了可调阻尼减振器、半主动悬架控制器以及台架试验系统.在仿真的基础上,进行了可调阻尼减振器试验与半主动空气悬架系统1/4模型台架试验,分析了半主动空气悬架及其控制系统对车辆动态性能的影响,计算和试验结果基本吻合,提高了车辆的乘坐舒适性.%The mathematical model of semi-active air suspension was built. Adjustable damper, semi-active air suspension controller and bench test system were designed. On the basis of simulation, adjustable damper and 1/4 model of semi-active air suspension bench were tested, the influence of semi-active air suspension and its control system to vehicle dynamic performance were analyzed. Calculation and test results were basically identical. The ride comfort of vehicles was improved.【总页数】5页(P6-9,136)【作者】汪若尘;陈龙;张孝良;朱兴华【作者单位】江苏大学汽车工程研究院,镇江 212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江 212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江 212013;江苏大学汽车工程研究院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】U463.335.1【相关文献】1.半主动空气悬架自适应小波消噪与试验 [J], 汪若尘;陈欣;钱金刚;李娇娇;陈龙2.基于半主动空气悬架的重型车辆侧翻稳定性控制研究 [J], 刘彦峰;何锋;陈海虹;韩雪雯;陈江生3.半主动空气悬架阻尼准滑模变结构控制与试验 [J], 孙丽琴;李仲兴;徐兴4.车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究 [J], 李刚;顾瑞恒;胡国良;邵帅;涂渝5.半主动空气悬架控制的试验研究 [J], 杨启耀;张文娜;李苗;徐兴;周孔亢因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
半主动空气悬架气动系统的研究
5.1气动系统的故障处理
• 经验法： 主要依靠实际经验，并借助简单的仪表，诊断 故障发生的部位，找出故障原因 。
图1空气弹簧
图2橡胶气囊
4主动空气悬架气动系统的组成
• 气源装置：获得压缩空气的装置和设备，如各种空气压缩机。 它将原动机供给的机械能转化为气体的压力能，还包括储气罐 等辅助设备。
• 执行元件：将压缩空气的压力能转化为机械能的装置，如做直 线运动的汽缸，做回转运动的气马达等。本文中的执行元件是 空气弹簧。
1本论文的内容
• 空气悬架的简介 • 空气弹簧的简介 • 半主动空气悬架气动系统的研究 • 气动系统的使用维护 • 总结
2该题的研究意义
空气悬架能极大改善车辆的行驶平顺性和操 纵稳定性，是未来车辆技术的发展方向之一。 由于国内的半主动空气悬架几乎都是引进国 外的技术生产，无自主知识产权，因此，要 加强国内汽车对电控半主动空气悬架关键技 术的研究 。
3空气悬架的简介
• 汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车 轮）之间的弹性联接装置的统称。
• 它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车 身），缓和行驶中车辆收到的冲击力；保 证货物完好和人员舒适。
汽车半主动空气悬架
3.1空气弹簧简介
• 空气弹簧是由气囊、底座(活塞)、上盖板等 部件组成。如图1
• 空气弹簧是利用橡胶气囊内压缩空气的反 力作为弹性恢复力的一种弹性元件。图2
• 2、对汽车半主动空气悬架气动系统进行了分析和选型设计，其中包括： 空气压缩机、空气弹簧、各种控制阀、干燥器等。
汽车电控半主动空气悬架控制方法研究
汽车电控半主动空气悬架控制方法研究摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，舒适性与操纵性一直是衡量汽车品质的两大核心标准，如何实现两者性能的兼顾始终困扰着汽车设计者。
空气悬架系统的设计可以实现对悬架阻尼及车身高度的联合控制，不仅解决车体振动、悬架动挠度等乘坐舒适性问题，还能提高行车安全性和操纵稳定性。
近年来，电控空气悬架技术在汽车悬架系统的设计中具有广阔的应用前景，研究安全有效的智能控制方法对推动空气悬架系统的应用具有重要意义。
关键词：半主动空气悬架；滑模控制；RBF；神经网络引言汽车产业市场非常广阔，预测在2018年全球汽车产销量将突破亿量，能够创造基数巨大且持续增高的经济价值。
我国的汽车产销量已持续九年居世界第一，2017年中国在全球汽车产量中已突破30%占比，与此同时我国经济正在稳步发展、人民生活水平逐步提升，对汽车性能品质的追求也在不断提高，现代汽车需要满足乘坐舒适性，操控稳定性，驾驶安全性及环境友好性等要求。
然而，在道路的随机性，行驶高速度和系统结构复杂性等影响因素下，使车辆保持最佳性能始终是汽车工程师追求的设计目标。
1空气悬架系统应用概述空气悬架应用的初始时期，主要以空气弹簧作为主要减振装置应用于轨道列车的悬架系统中具有优良的抗振性能，。
20世纪中期，在美国市场首次出现配备空气悬架的客车，此套系统由GMm公司和Firestone.公司联合研发而生，这次成功实践极大推动了空气悬架系统在汽车领域的应用。
随后，众多大型车企开始研发以空气弹簧为主体的空气悬架系统，极大推动空气悬架应用技术的进步。
空气悬架技术的发展经历从实现方式上可分三个不同阶段：（1）初始阶段主要是复合式空气悬架，它由空气弹簧和金属弹簧组成，作为悬架系统的减振器和导向机构，利用空气弹簧的刚度特性改善车辆悬架的平顺性。
（2）中期阶段出现机械式空气悬架在原结构上进行改进，取消了传统的金属弹簧，增加减振器、导向和横向稳定器、高度控制阀等机构。
车辆半主动悬架毕业设计开题报告
西南科技大学毕业设计（论文）开题报告参考文献：1：汽车半主动悬架系统研究进展2：车辆半主动悬架的发展状况3：HOLDMANN P,MICHAEL H.Possibilities to improve the ride and handling performance of delivery trucks by modern mechatronic systerms [J].JSAE Review,1999,20:5052510.4：刘飞，陈龙，薛念文，等。
半主动悬架控制及评价方法的探讨[J]。
江苏大学学报：自然科学版，2002，23(6)：21225。
5：:王世明，王孙安，李天石。
半主动悬架的试验研究[J]。
仪器仪表学报，2001，22(2)：2142216。
6：陈桂明，张明照，戚红雨，等。
应用MATLAB建模与仿真[M]。
北京：科学出版社，2001。
7：MOKHTARI M，MARIE M.MATLAB与SIMULINK工程应用[M]。
北京：电子工业出版社，2001。
8：陈龙，陈扬，江浩斌，等。
节流口可调式阻尼减振器的性能分析与试验研究[J]。
江苏大学学报：自然科学版，2004，25(3)：。
9：庄继德，陈善华，张宝生。
可切换半主动悬架的一种自适应控制策略[J]。
中国公路学报，1998，11(3)：1032109。
二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程1. 研究（设计）内容：本课题主要是建立了车辆半主动悬架1/4模型，设计了半主动悬架台架试验系统，对不同的路面输入进行了仿真和试验研究。
结果表明：建立的物理模型正确，试验系统稳定可靠，为半主动悬架及控制系统的进一步研究奠定了基础。
具体如下：2. 主要设计思路：车辆悬架是车辆的重要组成之一，它直接影响着车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性等。
传统的被动悬架系统因其结构参数无法随外界条件变化而大大限制了悬架性能的改善。
全主动悬架系统虽然克服了被动悬架系统的缺陷，但是由于其制造和使用成本高昂，到目前为止尚未得到广泛应用.半主动悬架系统介于被动悬架系统和全主动悬架系统之间，既克服了被动悬架系统的缺陷，又降低了实现的成本，因而有着很高的研究价值和广阔的应用前景。
垂向半主动悬挂装置性能试验
已经到 了探讨 解 决 问题 的 时候 了 。 此 ， 为解 决措 施 因 作
之 一 ， 发 了 由 内置 可 变 阻 尼 油 压 减 振 器 空气 弹簧 组 开 成 的垂 向半 主动 悬 挂 装 置 。 装 置 经 过试 验 证 明 ， 该 具有 良好 的抑 制 振动 作用 ， 将 开发 及 试 验情 况 介 绍 如下 。 现 １ 车 体垂 向振 动 和对 策 关 于铁 道 车 辆 车 体 的 垂 向振 动 ， 响到 舒 适 性 的 影 主 要 是 空 气 弹 簧 共 振 和 车 体 一 阶 弹性 变 形 引 起 的振
了贡献 。
隔离性 能 下 降 ， 化舒 适性 。特 别 是最 近 制造 的车 辆 ， 恶
车 体 的一 阶 弹性 振 动频 域 约 为 ７Ｈｚ １ 左 右 ， ～ ０Ｈｚ 如
果 在 这 一 频 域 振 动 隔离 性 能 不好 ， 直 接 导 致 车 体 的 将
一
然 而 ， 车 运行 的高速 化 ， 列 给垂 向振 动 也带 来 了 影
随 着 铁道 车 辆 的高 速 化 ， 保 车 辆 运行 舒 适性 已 确 成 为重 要 课题 。 常 在铁 道 车辆 振 动 问题 上 ， 向振 动 通 横 比垂 向振 动发 生 的 问题 多 ， 因此 ， 于横 向振动 已采取 对
通 常 情 况 下 ， 提 高 舒 适 性 ， 望 空 气 弹 簧 刚 度 为 希
的 方法 ， 在 车体 上粘 贴 减振 材 料 ， 者采 用 动力 油 压 如 或 减 振器 等 。 外 ， 有 引入 控制 技 术 解决 振 动 问题 的 动 另 还 向 ， 在车 辆 垂 向振 动 中进 行 了实 旋 。 并 垂 向半 主 动 悬 挂 装 置 以 “ 使 车体 弹性 振 动 恶 化 不 和 减小 空 气 弹簧 共 振 ” 目标 ， 解决 上述 矛 盾 的措 施 为 是 之一 。 装置 从 １ ９ 该 ９ ７年 开 始研 究 ， 经过 部件 试验 、 车辆 试验 台试 验 ， 在正 在 进行 现 车 运行 试 验 。 文主 要 介 现 本 绍 部件 试验 的结 果 。 ２ 内置 可 变阻 尼 油 压减 振 器 空气 弹 簧 的开 发
半主动空气悬架自适应小波消噪与试验
理 领域 。通 过小 波变 换 ， 可 以把 信 号 的 特性 分 配 到 各 个不 同尺 度 的小 波 变换 系 数 上 ， 通 过对 小 波 变 换
系数 的分析 与处 理 ， 就可 以对信 号进行 压缩 、 奇 异性 检测 以及 消除 噪声 。小波 降噪 具有广 泛 的 函数 适应 性 和最优 的 自适 应 降噪能 力＿ ６ ］ 。
控 制器 ， 通 过仿 真分 析与试 验 ， 研究 了半 主动 空气悬
后 悬 架也 为非 独 立 悬 架 ， 由空气 弹簧 、 减振器 、 导 向机构 、 横 向稳定 杆等组 成 ， 其右侧 基 于拓 扑结构
如 图 ２所 示 。
架 神经元 自适 应控制 的小 波 降噪 的效果 。
＊ 国 家 自然科 学基 金 资 助项 目（ ５ Ｏ ９ Ｏ ５ ０ ７ ８ ） ； 江 苏 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ Ｂ Ｋ２ ０ １ ２ ７ １ ４ ） ； 江 苏省 ３ ３ ３工 程 资 助 项 目； 江 苏 省 六 大人 才 高 峰 和 江 苏 省青 蓝工 程 资 助项 目 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — １ ５ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ２ — １ ５
控制 系统
控制器输出 图 ３ 基 于 小 波 消 噪 的 控 制 系 统框 图
Ｆｉ ｇ． ３ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ ｄｉ ａ ｇｒ ａｍ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ ｄ ｅ ｎｏ ｉ ｓ ｉ ｎ ｇ
笔者 建 立 了半 主 动 空气 悬 架 的动 力 学模 型 ， 设
汽车空气悬架试验系统方案设计
汽车空气悬架试验系统方案设计摘要根据有关汽车模型简化的理论，在现有的四分之一模拟悬架机械装置的基础上，用空气弹簧代替普通螺旋弹簧设计空气悬架试验台系统。
本试验台实现的是悬架的刚度可调。
设计一个副气室，通过一个步进电机控制主、副气室间通路的大小来实现空气弹簧刚度的调节。
本试验台由空气压缩机、滤清器、安全阀、空气弹簧、减振器和其它的相关部件组成机械振动系统，由传感器、ECU和执行元件组成测控系统，利用传感器采集信号，通过计算机处理，控制高度阀和步进电机，从而使簧上质量的高度和振动频率都在一定的范围之内。
本论文首先进行了弹簧的选用并计算以及减振器、传感器、气动元件和步进电机的选用，然后是设计台架总体结构，布置信号采集装置以及校核重要零件，最后是画出总成的装配图、重要零件的零件图。
关键词：汽车振动，空气弹簧，可控空气悬架，悬架试验台AbstractThe thesis according to the theory which simplifies about the model of vehicle, on the base of a quarter car simulation suspension mechanism rig, the ordinary helical spring is replaced by an air spring, and the air suspension testing rig have been designed.The test rig put the suspension rigidity adjustment into practice. Designs an accessory airspace, controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable stiffness. The mechanical vibrating system of the test rig is composed of the air compressor、the filter、the safety valve、the air spring、the shock absorber and other related parts, the measure and control system is composed of the sensor、ECU and the performance element. Using the sensor gathers signal, then the ECU analyses and controls the height valve and the stepper motor to make the height and the vibration frequency of the objects on the air spring in certain scope. The thesis has first carried on spring selection and calculates as well as the shock absorber, the sensor, the air operated part and the stepper motor selection, then designs the test rig structure, arranges signal gathering equipment and examine the important components, finally draws the assembly drawing and the detail drawings of the important parts.Key Words:Automobile vibration, Air spring, Controllable air suspension, The suspension test rig目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1空气悬架结构与分类 (2)1.2空气弹簧悬架国内外发展历史和现状 (3)1.3本论文研究的目的、内容和意义 (4)第二章汽车振动的简化及分析 (5)2.1振动的简化 (5)2.2车身与车轮双质量系统的振动分析 (6)第三章空气悬架系统元件概述 (9)3.1空气弹簧 (9)3.1.1空气弹簧特性 (10)3.1.2空气弹簧特性试验 (12)3.2减振器 (14)3.3高度控制阀 (15)第四章控制方式 (18)4.1最优控制方法 (18)4.2自适应控制方法 (18)4.3模糊控制和神经网络控制方法 (19)第五章信号采集、控制元件的选择 (20)5.1试验台信号采集、控制方案设计 (20)5.2元件选择 (20)5.3信号采集装置的布置及刚度、高度调节 (22)第六章机械元件的设计、校核 (23)6.1空气弹簧设计计算 (23)6.1.1空气弹簧刚度计算 (23)6.1.2附加空气室设计 (24)6.2减振器选择与计算 (24)6.3轮胎当量螺旋弹簧的设计、校核 (25)6.4减振器螺栓的校核 (26)6.5立柱的设计 (26)6.6簧上、簧下质量的确定 (27)6.6.1簧上质量的确定 (27)6.6.2簧下质量的确定 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录前言汽车空气悬架近几年开始发展迅猛，在空气悬架中，空气弹簧是主要的弹性元件，它代替了传统悬架中的螺旋弹簧，是一种新型的弹性元件，它的刚度可根据具体情况灵活改变，使乘坐舒适性大大提高。
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其中 ０
图１ 电控气动式可调阻尼减振器结构
Ｘ＋Ｇ Ｗ Ｘ＝Ａ Ｙ＝Ｃ Ｘ＋ＨＷ
· · Ｔ
·
（ １ ） （ ２ ）
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍ ａ ｔ ｉ ｃａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅｄ ａ ｍ ｐ ｅ ｒ
０
１
０
１ ６ ． 气管
试验在 Ｉ Ｎ Ｓ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ８ ８ ０ ０型单 通 道 数 控 液 压 伺 服 激振试验台上进 行， 试 验 台 由 微 机、 压 力 传 感 器、 位 移传感器、 油泵、 控制器、 伺服阀、 激振头以及电荷放 大、 Ａ／ Ｄ 、 Ｄ／ Ａ转换等模块组成。试验结果如图 ２及 表 １所示。
－ １ ０ ０ Ｗ ＝· Ｈ ＝ ０ ｘ （ ｔ ） ０ ０ ０ ０
式中 ｃ — — —悬架基值阻尼 ０ Ｗ— — —路面速度激励 — — —悬架可控阻尼 ｃ ｒ ｍ — — —非簧载质量 １ ｍ — — —簧载质量 ｋ — — —轮胎刚度 ２ １ — — —悬架弹簧刚度 ｋ ２ ｘ — — —路面激励 ０ ｘ — — —非簧载质量位移 １ — — —簧载质量位移 ｘ ２
１ ． 摆动气缸 ２ ． 气 缸 保 持 架 ３ ． 支 撑 托 垫 ４ ． 连 杆 ５ ． 转轴 ６ ． 连杆上的孔 ７ ． 活 塞 组 件 ８ ． 阀 体 ９ ． 阀 芯 １ ０ ． 底阀组件 １ １ ． 封头 １ ２ ． 阀芯上孔 １ ３ ． 阀体上孔 １ ４ ． 储 气 室 １ ５ ． 电磁阀
Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｎ ｄＴ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｍｉ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅＡ ｉ ｒＳ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎＳ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｏ ｆ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ
Ｗａ ｎ ｇＲ ｕ ｏ ｃ ｈ ｅ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎＬ ｏ ｎ ｇ Ｚ ｈ ａ ｎ ｇＸ ｉ ａ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｕＸ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ
引言 悬 架 是 车 辆 系 统 中 的 关 键 部 件， 它起到传递和 衰减路面振动的作用。传统的空气悬架采用机械高 度阀来调节车身高度， 具有响应速度慢、 精度低的缺 点。电子技术特别是大规模集成电路和微型电子计 算机技术的快速发 展， 极大地推动了电子控制技术 在车辆悬架系统中 的 巨 大 发 展 和 广 泛 应 用， 具有非 线性刚度特性的电子控制空气悬架系统研究和应用 成为业内的又一研究热点
【 摘要】 建立了半主动空气悬架系统数学模型， 设 计 了 可 调 阻 尼 减 振 器、 半主动悬架控制器以及台架试验系 统。在仿真的基础上， 进行了可调阻尼减振器试验 与 半 主 动 空 气 悬 架 系 统 １ ／ ４模 型 台 架 试 验， 分析了半主动空气 悬架及其控制系统对车辆动态性能的影响， 计算和试验结果基本吻合， 提高了车辆的乘坐舒适性。 关键词：车辆 半主动空气悬架 可调阻尼减振器 模糊控制 台架试验 中图分类号：Ｕ ４ ６ ３ ３ ３ ５ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ０ ０ ０ １ ２ ９ ８ （ ２ ０ １ ２ ） ０ ４ ０ ０ ０ ６ ０ ４
第 ４期 汪若尘 等：车辆半主动空气悬架系统设计与试验
７
１ 半主动空气悬架模型
车 辆 悬 架 是 一 个 复 杂 的 振 动 系 统， 研究垂直方 向上振动对汽车平 顺 性 的 影 响 时， 将汽车简化为二
１ ］ 自由度的线性振动分析模型 ［ 。
根 据 牛 顿 第 二 定 律， 可以得到半主动空气悬架 系统的状态方程为
［ １～ ５ ］
研究 基 于 振 动 主 动 控 制 的 主 动 ／ 半主动悬架系
６～ ７ ］ ， 国内也有专家学者进行该领域的研究， 在半 统［
主动悬架零部件设 计、 仿真分析和试验研究方面取
８ ］ 得了一定 的 成 果 ［ 。而电子控制空气悬架的研究
还主要集中在车身 高 度 控 制 上， 涉及空气悬架半主 动模糊控制的较少。本文建立车辆半主动空气悬架 系统的数学模型， 分析半主动空气悬架系统对车辆 动态性能的影响， 提出一种模糊控制的半主动空气 悬架控制策略， 设计可调阻尼减振器、 半主动空气悬 架控制器以及半主 动 空 气 悬 架 试 验 系 统， 在仿真的 基础上， 进行台架试验。
。
２ ０世 纪 ７ ０年 代 以 来， 汽车工业发达国家开始
收稿日期：２ ０ １ １ ０ ３ ２ ０ 修回日期：２ ０ １ １ ０ ５ ０ ５ ５ ０ ９ ０ ５ ０ ７ ８ ） 、 江苏省教育厅自然科 学 基 金 资 助 项 目 （ ０ ８ Ｋ Ｊ Ｂ ５ ８ ０ ０ ０ １ ） 、 江苏大学高级人才启动基金资助项目 国家自然科学基金资助项目（ （ ０ ７ Ｊ Ｄ Ｇ ０ ３ ９ ） 和江苏省汽车工程重点实验室开放基金资助项目（ Ｑ Ｃ ２ ０ ０ ９ ０ １ ） 作者简介：汪若尘， 副教授， 博士， 主要从事车辆动态性能模拟与控制研究， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｗ ｒ ｃ ＠ｕ ｊ ｓ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 通讯作者：陈龙， 教授， 博士生导师， 主要从事汽车动态性能模拟与控制及交通安全控制研究， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｃ ｈ ｅ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ＠ｕ ｊ ｓ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
３ 半主动空气悬架仿真
车辆悬架性能评价指标有： 车身加速度、 悬架动 行程和轮胎动载荷。本文在约束悬架动行程和轮胎 动载荷的前提下， 尽 量 减 小 车 身 加 速 度。 因 此 选 取 车身加速度为控制指 标。 ｅ 为质心加速度的给定值
８
农 业 机 械 学 报 ２０１２年
ｘ ｘ ｘ ｘ ｘ ］ Ｘ＝［ ｘ １ ２ １－ ０ ２－ １
Ｔ Ｙ＝［ ｘ ｘ ｘ ｋ （ ｘ ｘ ） ］ ２ ２－ １ １ １－ ０ · ·
０ ０ －１ １ Ａ＝ ｍ１ ｋ ｍ１ －（ ｃ ｃ ）／ ｍ１ （ ｃ ｃ ）／ ｍ１ １／ ２／ ０＋ ｒ ０＋ ｒ －ｋ ０ －ｋ ｍ２ （ ｃ ｃ ）／ ｍ２ －（ ｃ ｃ ）／ ｍ２ ２／ ０＋ ｒ ０＋ ｒ ｍ （ ｃ ｃ ） ／ ｍ ２／ ２ ０＋ ｒ ２ ０ －ｋ Ｃ＝ ０ １ ０ ０ ｋ ０ １ Ｇ ＝ －（ ｃ ｃ ） ／ ｍ ０＋ ｒ ２ ０ ０
ｄ ｅ （ ｔ ） 与实际值之差， 误差变化率为 ｅ （ ｔ ）＝ 。将 ｅ ｃ ｄ ｔ 和ｅ ｕ为 模 糊 控 制 ｃ作为 模 糊 控 制 器 的 输 入 变 量， 器的输出变量。为简单起见， 本系统中输入变量 ｅ ，３ ］ ， 其模糊子集为 和ｅ ｃ 的 模 糊 论 域 选 为 ［－３ ｛ Ｎ Ｂ ， Ｎ Ｍ， Ｎ Ｓ ， Ｚ ， Ｐ Ｓ ， Ｐ Ｍ， Ｐ Ｂ ｝ ， 相应的基本论域为 ［－ ３ ， ３ ］ 、 ［－６ ０ ， ６ ０ ］ ； 模 糊 输 出 变 量 ｕ模 糊 论 域 为［－ ６ ， ６ ］ ， 其 基 本 论 域 为 ［－２ ４ ０ ， ２ ４ ０ ］ ； ３个 因 子 ｋ 、 ｋ 、 ｋ 、 ０ ０ ５和 ４ ０ 。模糊控制规则参 ｅ ｅ ｃ ｕ分别为 １ 考文献［ ５ ］ 。
（ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅＥ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇＲ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕＵ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ２ １ ２ ０ １ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２０１２年 ４月 Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ６ ０ ４ １ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ １ ２ ９ ８ ． ２ ０ １ ２ ． ０ ４ ． ０ ０ ２
农 业 机 械 学 报
第４ ３卷 第 ４期
车辆半主动空气悬架系统设计与试验
汪若尘 陈 龙 张孝良 朱兴华
（ 江苏大学汽车工程研究院，镇江 ２ １ ２ ０ １ ３ ）
表１ 减振器试验结果和仿真结果对比 Ｔ ａ ｂ ． １ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓｔ ｈ ｅｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅｄ ａ ｍｐ ｅ ｒ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｓ ｅ ｍ ｉ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎｗ ａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ．Ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅｄ ａ ｍ ｐ ｅ ｒ ，ｓ ｅ ｍ ｉ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄｂ ｅ ｎ ｃ ｈｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｗ ｅ ｒ ｅｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ．Ｏ ｎｔ ｈ ｅｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅｄ ａ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ１ ／ ４ｍ ｏ ｄ ｅ ｌｏ ｆｓ ｅ ｍ ｉ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅａ ｉ ｒｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎｂ ｅ ｎ ｃ ｈｗ ｅ ｒ ｅｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ，ｔ ｈ ｅｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅｏ ｆｓ ｅ ｍ ｉ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｉ ｔ ｓｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｔ ｏｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅｗ ｅ ｒ ｅａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅｂ ａ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ．Ｔ ｈ ｅｒ ｉ ｄ ｅｃ ｏ ｍ ｆ ｏ ｒ ｔ ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ａ ｓ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ，Ｓ ｅ ｍ ｉ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ，Ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅｄ ａ ｍ ｐ ｅ ｒ ，Ｆ ｕ ｚ ｚ ｙｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ，Ｂ ｅ ｎ ｃ ｈｔ ｅ ｓ ｔ