汽车半主动悬架系统的研究现状与发展
汽车发动机半主动悬置技术研究现状与展望
汽车发动机半主动悬置技术研究现状与展望摘要：国内各大汽车厂和相关减振零部件配套厂在半主动悬置的开发上投入了大量研发力量，取得了一定的成果，推进了这一技术的国产化研发及实车应用。
磁流变悬置具有优异的动特性连续可调性能，为实现发动机的宽频有效隔振提供了手段，但由于成本的原因，目前还无法实现大批量生产，仅在豪华乘用车和一些特种车辆上有一定应用。
关键词：汽车发动机；半主动悬置技术；研究现状；展望前言结构参数控制式半主动悬置在国外已经非常成熟，各大悬置生产商都有相关产品。
而国内还处于研发和试生产阶段，要实现大批量生产和实车应用，还有很多的技术难关需要突破。
1半主动悬置工作原理图1为解耦膜刚度控制式半主动悬置结构示意图。
从图1可知，当悬置受到外界低频大振幅激励时，橡胶主簧发生变形挤压上液室液体，受挤压的液体经惯性通道流往下液室，由于惯性通道阻尼作用，液体的振动能量被衰减;当悬置受到外界高频小振幅激励时，由于液体的动态硬化效应，液体几乎不再经过惯性通道，此时主要由变形的橡胶主簧和解耦膜容纳被挤压的液体。
此外，半主动悬置通过侧置的电磁阀控制解耦膜下端空气腔的开闭。
若空气腔关闭，气腔内部空气的体积刚度增大，使解耦膜和上液室的体积刚度增大，导致悬置整体表现为大刚度大阻尼特性;若空气腔打开，气腔内部空气自由流动，解耦膜刚度变小，导致上液室体积刚度变小，悬置整体表现为小刚度小阻尼特性。
2结构参数控制式半主动悬置结构参数控制式半主动悬置依靠真空或电磁阀等来改变半主动悬置内部的节流通道流通面积、长度以及解耦膜下方空气室的开闭，来实现不同模式之间的切换，是目前普遍采用的半主动悬置结构形式。
根据控制力的来源不同，其分为真空可调式和电磁可调式两种。
2.1真空可调式半主动悬置真空式半主动悬置主要通过真空负压来改变悬置的内部结构，实现不同模式之间的切换，又分为控制节流通道式和控制气体弹簧压力式。
2.1.1控制节流通道式本田雅阁轿车和宝马725所使用的前悬置是控制节流通道式半主动悬置，这种半主动悬置通过真空阀控制悬置上下液室之间的旁通道，从而改变上下液室的贯通形式，实现怠速工况下的小刚度，以衰减怠速抖动。
汽车半主动悬架关键技术的发展现状和展望
汽车半主动悬架关键技术的发展现状和展望摘要：文章介绍了国外典型半主动悬架系统的产品特点，详细阐述了半主动悬架的关键技术以及其发展现状，同时对汽车半主动悬架系统的研究与开发进行了展望。
关键词：汽车；半主动悬架；关键技术；可调阻尼减振器半主动悬架系统是无源控制，系统输入少量的调节能量来局部改变悬架系统的动特性（刚度或阻尼系数），作动器价格低、能耗小、结构简单，又因系统动特性变化很小，仅消耗振动能量，故稳定性好，同时减小振动的能力几乎和主动悬架一样，其控制品质接近主动悬架。
因此半主动悬架技术日益受到人们的重视，已成为当今国内外学者和生产商研究和开发的热点。
1 国外典型半主动悬架系统产品特点介绍1.1 Tenneco连续控制电子悬架系统（CES）天纳克（Tenneco）公司的连续控制电子悬架系统是一种半主动悬架系统，能够按照路面条件和驾驶状况对悬架阻尼进行连续性调整。
CES的核心部位是一套先进的阀控系统，该阀控系统整合了电子控制器和底盘传感器，使之共同作用以实现最佳阻尼特性。
CES机电阀控系统的调节速度非常快，通常在10 ms左右，这一速度足以满足最高达20 Hz的车轮振动频率，在满足车身振动控制之外还可实现对车轮振动模态的控制，Tenneco连续控制电子悬架系统如图1所示。
1.2 ZF Sachs连续阻尼控制系统（CDC）采埃孚萨克斯（ZF Sachs）公司的连续阻尼控制系统（Continuous Damping Control，CDC）是一种半主动悬架系统，该系统通过对每个独立的车轮施加优化的阻尼力，能够显著地改善汽车的操纵稳定性、舒适性和安全性。
CDC主要由阻尼可控减振器、电控单元、传感器等构成。
传感器获取车身、车轮，以及侧向加速度等信号，电控单元对传感器得到的有关信号进行实时分析处理，使得由于载荷、行驶工况，以及路面状况等造成的影响得以自动校正，ZF Sachs连续阻尼控制系统（CDC）如图2所示。
汽车半主动悬架系统研究现状与发展
汽车半主动悬架系统的研究现状与发展[摘要] 文阐述了半主动悬架的产生及发展,着重论述半主动悬架的控制方法,探讨该技术存在的问题今后研究的方向。
[关键词]半主动悬架主动悬架控制发展前言现代汽车正朝者多目标综合控制和智能化控制的方向发展。
悬架系统智能化解决了传统被动悬架存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题,代表了悬架系统发展的方向。
国外在60年代提出了主动悬架,主动悬架采用有源可控元件组成闭环系统,能获得一个优质的隔振系统,使悬架始终处于最佳减振状态。
但要由外部提供较大的控制能量、结构复杂、造价昂贵使其广泛应用受到很大限制。
半主动悬架是1974年由美国加州大学戴维斯分校机械工程系d.e.karnopp教授等提出的一种半主动隔振方案在车辆上的实现。
采用无源但可控的阻尼器在工作中消耗能量小,控制易于实现,造价低,并且性能接近主动悬架,因而得到广泛重视。
1、半主动悬架的控制从控制形式上看,有连续变化阻尼(阻尼力无级可调)的半主动悬架系统和开关式(阻尼力有级可调)半主动悬架系统,前者又称为主动阻尼控制系统,后者又称为半主动阻尼控制系统。
连续变化阻尼的半主动悬架在控制作用下,其阻尼力可以在最小值与最大值之间连续调节。
研究表明:只要合适选择控制逻辑,半主动悬架就几乎可以达到像主动悬架一样的阻尼调节范围(如图1-1)。
但其控制方法和控制系统较为复杂。
开关式半主动悬架系统的减振器采用较为简单的方式,控制方法大为简化,同时也降低了控制系统的复杂性。
通常半主动阻尼控制是根据不同的路面条件和不同的行驶要求,实现阻尼的软、硬两种工况或软、中、硬三种工况有级转换。
开关式悬架系统的性能低于连续变化阻尼的方式。
(a) 被动悬架; (b) 有级半主动悬架; (c) 无级半主动悬架; (d) 主动悬架由于悬架系统是很复杂的非线性系统,因此,基于模型的线性反馈控制是不适用的。
目前,基于现代控制理论的发展,半主动悬架控制系统的研究主要有以下几个方面。
汽车半主动悬架的研究现状和发展趋势_王其东
合 肥 工 业 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１３．１１．００３
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．２０１３
中间缸和工作 缸 上 腔 相 通，电 磁 阀 连 接 中 间 缸和储油缸，并控 制 中 间 缸 与 储 油 缸 之 间 的 节 流 通道，从而实现阻尼的 连 续 可 调［１４］。 这 类 减 振 器
的 缺 点 是 结 构 复 杂 、制 造 成 本 较 高 。
１．压 缩 阀 ２．复 原 阀 ３．流 通 阀 ４．活 塞 杆口
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄａｍｐｅｒｓ ｗｉｔｈ ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ ｄａｍｐｉｎｇ ａｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａ－ ｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｅｎｄ－ ｅｎｃｙ ｏｆ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；ｄａｍｐｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ
汽车半主动悬架系统发展状况
汽车半主动悬架系统发展状况汽车半主动悬架系统是一种能够根据路况和驾驶条件实时调节汽车悬挂刚度和阻尼的系统。
它通过传感器和控制器来感知和分析路面情况和驾驶行为，并根据其结果调整悬挂系统的工作参数，提供更加舒适和稳定的行驶体验。
随着汽车科技的迅速发展，半主动悬架系统也在不断改进和创新，以满足消费者对驾驶舒适性和乘坐稳定性的需求。
半主动悬架系统的发展可以追溯到上世纪80年代末，当时意大利车企飞雅特（Fiat）率先推出了全欧最早一款配备半主动悬挂系统的车型，飞利浦埃瑟仪（Tipo）。
这款车使用了一套由飞雅特和意大利电子公司飞利浦（Philips）共同开发的电磁可变阻尼悬挂系统，它可以根据驾驶环境调整阻尼力度，提供更好的悬挂调节性能和驾驶舒适性。
在那之后，诸多汽车制造商纷纷加入到半主动悬架系统的研发和商用中。
1991年，奔驰推出了搭载半主动悬挂系统的奔驰600SEC（W140）车型，它使用了一套由车载传感器和电子控制器组成的系统，通过监测车辆姿态和路面情况来实时调节悬挂系统的工作状态，以提供更好的行驶稳定性和驾乘舒适性。
随着计算机技术和传感器技术的不断进步，半主动悬架系统的性能和功能也得到了极大的提升。
目前，许多车型都配备了传感器和控制器，能够实时监测和分析车辆的姿态、速度、加速度以及路面的起伏和变化。
在这些数据的基础上，系统可以实时调节悬挂刚度和阻尼，提供更加舒适和稳定的驾乘体验。
此外，半主动悬架系统还引入了许多新的技术和特性，例如主动悬挂，主动平衡系统等。
主动悬挂是指系统可以主动调节车身高度和悬挂刚度，以适应不同的驾驶条件和车辆负载。
主动平衡系统是一种在车辆转弯时可以根据车辆姿态进行动态调节的悬挂系统，可以提供更好的操控性和悬挂舒适性。
总体来说，半主动悬架系统在汽车行业的发展前景非常广阔。
随着科技的不断进步和创新，我们可以期待未来的半主动悬架系统在性能、功能和实用性方面的更大突破。
这将为驾驶者提供更加舒适和稳定的驾乘体验，并促进汽车工业的可持续发展。
半主动悬挂系统的研究与应用
半主动悬挂系统的研究与应用第一章研究概述半主动悬挂系统是汽车悬挂系统的一种，是许多汽车制造商近年来进行研究和应用的重点。
半主动悬挂系统是指通过以最小的能量消耗，以某种方式控制悬挂系统的运动。
因为它可以提供高性能，更快的响应速度和更好的车辆稳定性，因此比传统的被动悬挂系统更受欢迎。
目前市场上的半主动悬挂系统包括阻尼控制技术和悬挂高度控制技术。
本文将具体讨论这两种技术。
第二章阻尼控制技术阻尼控制技术是最常见的半主动悬挂系统之一。
它通过电子系统来控制悬挂系统的阻尼，以实现提高汽车行驶质量的效果。
这种系统的核心部分是阻尼控制器。
该控制器可以通过感知汽车的动态变化，包括加速和转向，来根据实时控制系统来调整阻尼力以确保高性能和舒适性的平衡。
该系统也可以提高耐久性和安全性。
例如，当汽车通过坑洼路面时，悬挂系统可以调整阻尼，以吸收或减小汽车对路面的震动，从而减少路面对车体的损坏。
第三章悬挂高度控制技术悬挂高度控制技术是另一种常见的半主动悬挂系统。
该系统允许根据驾驶条件自动调整缓解汽车的悬挂高度。
悬挂高度控制技术可以提高汽车的机动性，平顺性和可靠性。
例如，当汽车行驶在崎岖不平的公路上时，该系统可以将悬挂高度调整到最佳高度，以增加下部空间，减少汽车底部与路面的摩擦，减少对汽车底部的损坏，并提高路面行驶的舒适性。
另外，该系统还可以提高汽车的可靠性。
通过自动调整悬挂高度，可以减少车底和发动机受损的风险，特别是在低温和夜间行驶时。
第四章应用现状近年来，半主动悬挂系统的应用得到了广泛的发展。
现在，几乎所有的高端汽车品牌都提供了这两种技术的应用。
举例来说，奔驰的"Airmatic" 悬挂系统，可以自动监测路面的情况，并根据实时驾驶信息和路况以实现阻尼控制和悬挂高度控制。
这款悬挂系统还为驾驶者提供了多种驾驶模式，包括舒适，运动和特别模式，以适应不同的驾驶需求。
此外，许多汽车制造商都在不断地研究和开发新的半主动悬挂系统，以提高汽车的性能和驾驶体验。
半主动悬架的研究现状与发展趋势
半主动悬架的研究现状与发展趋势
朱华
悬架系统是汽车的重要组成部 分之一。汽车悬架系统是指连接车 身和车轮之间全部零部件的总称， 主要由弹簧、减震器和转向机构三 大部分组成，其作用是传递作用车 轮和车架之问的一切力和力矩，并 且缓和由不平路面传给车架（或车 身）的冲击载荷，衰减由此引起的 目前，在半主动悬架的控制研究中， 以对阻尼控制的研究居多。阻尼可 调半主动悬架又可分为有级可调半 主动悬架和连续可调半主动悬架， 有级可调半主动悬架的阻尼系数只 能取几个离散的阻尼值，而连续可 调半主动悬架的阻尼系数在一定的 范围内可连续变化。 会发生显著的变化，将其作为减震 液，只需通过改变电场强度，使电流 变液体的粘度改变，就可改变减振 器的阻尼力。 电流变减振器的阻尼可随电场 强度的改变而连续变化，无须高精 度的节流阀，结构简单，制造成本较 低，且无液压阀的振动、冲击与噪 声，不需要复杂的驱动机构，作为半 主动悬架的执行器是一个非常好的 选择。但电流变液体存在如，电致屈 服强度小，温度工作范围不宽，零电 场粘度偏高，悬浮液中固体颗粒与 基础液体之间比重相差较大，易分 离、沉降，稳定性差，对杂质敏感等
磁流变液
５０～１ ００ ３～４ １ ５０～２５０
架研究具有一定困难。
２．５神经网络 神经网络是近２０年 来迅速发展起来的一门 新兴交叉学科，它是以
不能有杂质
一２５～１２５ຫໍສະໝຸດ 多数杂质无影响—４０～１５０
结构破坏
材料饱和性
万方数据
２００９－４破｛Ｉ妊３９
汽车半主动悬架关键技术的发展现状和展望
开发技术 、 评价技术研究为重 点 ， 突破执行器设计与工 艺 关键问题 ， 形成产业化能力基础 ， 全 面提升我 国半主动悬 架开发 的技术水平 。
３ 结
语
对于不同厂 家 、 不 同型号 的频谱分析仪 ， 电路各有差 异， 但主体框架和常见故障的一般分析方法大致如本文所 述， 在实际运用 中效果较好 ， 可为相关工作者提供参考。
参 考文献 ： ［ １ 】 冯桂山． 频谱分析 仪使用简介［ ． 宇航计测技术， １ ９ ８ ３ ， ０ ）
障是变频器件损坏或者是信号传输故障 ， 用清理虚焊点和 调谐耦合 电容方法可排除信号传输故障。 故障五 ： Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 不工作 。 首先检查Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 电缆的连接是否 正确以及 电缆 的好坏 ， 再查看Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 地址的设置有无问题。 在 出厂时， 频谱仪地址均有设置 ， 一般在“ 配置 ” 菜单的“ 频谱 仪地址 ” 中查看Ｇ Ｐ Ｉ Ｂ 地址 。 故障六 ： ２ ． ９ ５ Ｇ Ｈ ｚ 以上信号不能测试 。 ２ ． ９ ５ Ｇ Ｈ ｚ 以上频 率属于高频段信号 ， 由于低频段测试正常 ， 说 明步进衰减 器、 第二 、 三变频器和后续 电信号处理各个 电路均正常 ， 那 么通过原理框图可得 出判断 ， 此故 障产生的原因可能有二 个： 射频开关故障、 第一变频器的谐波混频器故障。 若射频 开关 自身损坏更换射频开关 即可 ， 若是射频开关驱动电路 故障造成不能转换， 则检修方法同一般 电路 的是 同样 的。 用 此析方法 同样可检修低频段故障。
车企业为引导， 努力培养像德尔福 、 博世 、 Ｔ Ｒ Ｗ、 Ｚ Ｆ 、 威伯科 等一些专业的零部件企业 ， 由整车企业 明确划分悬架系统 设计开发的权 限与分工 ， 由零部件企业的研发部门负责研 发方 向、 确定 系统特性参数 ， 实现悬架产品的技术积累和 升级换代。 悬架 系统是个复杂 的系统工程 ， 应以具备生产 悬架能力的企业为主导 ， 以电控系统开发商为配合 ， 辅助 高校和科研院所的科研力量 ， 协同设计与开发。 目前在汽车悬架系统方面 ， 我 国除了钢板弹簧悬架的 设计及应用比较成熟 以外 ， 其他的悬架技术的应用绝大部 分还处于车型引进 、 仿制或直接购买产品阶段 。 悬架产 品 的设计开发滞后 ， 一方面表现在设计手段落后 ， 计算机应 力分析 、 动态仿真在企业 中应用还较少 ； 另一方 面没有建 立起一套完善 的设计评价体系 ， 使我国汽车悬架技术的研 究和应用与欧美等发达国家相比明显落后 。 在半主动悬架系统的研究开发方面 ， 高校 的相关专家 及研究机构多年来做 了大量 的工作 ， 目前已取得 了一定 的
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汽车半主动悬架系统的研究现状与发展
[摘要] 文阐述了半主动悬架的产生及发展,着重论述半主动悬架的控制方法,探讨该技术存在的问题今后研究的方向。
[关键词]半主动悬架主动悬架控制发展
前言
现代汽车正朝者多目标综合控制和智能化控制的方向发展。
悬架系统智能化解决了传统被动悬架存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题,代表了悬架系统发展的方向。
国外在60年代提出了主动悬架,主动悬架采用有源可控元件组成闭环系统,能获得一个优质的隔振系统,使悬架始终处于最佳减振状态。
但要由外部提供较大的控制能量、结构复杂、造价昂贵使其广泛应用受到很大限制。
半主动悬架是1974年由美国加州大学戴维斯分校机械工程系D.E.Karnopp教授等提出的一种半主动隔振方案在车辆上的实现。
采用无源但可控的阻尼器在工作中消耗能量小,控制易于实现,造价低,并且性能接近主动悬架,因而得到广泛重视。
1、半主动悬架的控制
从控制形式上看,有连续变化阻尼(阻尼力无级可调)的半主动悬架系统和开关式(阻尼力有级可调)半主动悬架系统,前者又称为主动阻尼控制系统,后者又称为半主动阻尼控制系统。
连续变化阻尼的半主动悬架在控制作用下,其阻尼力可以在最小值与最大值之间连续调节。
研究表明:只要合适选择控制逻辑,半主动悬架就几乎可以达到像主动悬架一样的阻尼调节范围(如图1-1)。
但其控制方法和控制系统较为复杂。
开关式半主动悬架系统的减振器采用较为简单的方式,控制方法大为简化,同时也降低了控制系统的复杂性。
通常半主动阻尼控制是根据不同的路面条件和不同的行驶要求,实现阻尼的软、硬两种工况或软、中、硬三种工况有级转换。
开关式悬架系统的性能低于连续变化阻尼的方式。
(a) 被动悬架; (b) 有级半主动悬架; (c) 无级半主动悬架; (d) 主动悬架
由于悬架系统是很复杂的非线性系统,因此,基于模型的线性反馈控制是不适用的。
目前,基于现代控制理论的发展,半主动悬架控制系统的研究主要有以下几个方面。
(1)天棚阻尼控制方法。
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理想天棚阻尼控制方法,即设想系统中车体与某“固定天棚”之间存在一个虚拟惯性阻尼器,如图1-2所示。
其控制原理是,根据簧载质量的速度响应等反馈信号,按照一定的控制规律调节可调阻尼器的阻尼系数。
这种控制方式是目前研究较多且有效的。
(2)PID控制方法。
以经典控制理论为基础的PID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。
研究查表法变参数PID控制和模糊PID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。
(3)最优控制方法。
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。
所以最优控制方法在半主动悬架控制系统中应用很少。
(4)自适应控制方法。
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相结合的控制方法。
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。
(5)模糊控制方法。
自90年代以来,模糊控制被应用在汽车悬架控制系统中。
在控制过程中,首先要把由各传感器测出的精确量转化成为适于模糊运算的模糊量,然后将这些量在模糊控制器中加以运算,最后再将运算结果中的模糊量转化为精确量,以便对各执行器进行具体的操作控制。
其过程如图1-3所示,日本德芳大学芳村敏夫教授把模糊控制理论应用于汽车悬架半主动和主动控制系统,采用模糊推理分别构成半主动和主动控制规则,通过进行计算机模拟分析来控制车身的的垂直振动和俯仰振动,其结果证实了采用模糊控制的有效性。
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;控制器只适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系统中应用从理论上无法判定,只能通过系统实测才能确定。
(6)神经网络控制方法。
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,神经网络须与其它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。
2、主动悬架控制目前存在的问题
(1) 理论的的阻尼器设计较多,实用的可控阻尼器不多;
(2) 阻尼器的可靠性需近百万次的实验来检验,延长实用化的进程;
(3) 控制效果大多用计算机软件仿真来进行,与实际系统存在一定差距。
3、半主动悬架今后研究方向
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。
从有关文献分析看,日本、德国、韩国等汽车发达国家,基本都是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,出现对安全性极为不利的轮跳。
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。
参考文献:
[1] 方子帆等.汽车半主动悬架系统研究进展[J] .重庆大学学报,2003,1.
[2] 鲁植雄.汽车电子控制悬架故障诊断图解[M] .江苏科学技术出版社,2003.
[3] 张庙康,胡海岩.车辆悬架振动控制系统研究的进展[J] .振动、测试与诊断,1997.。