主动与半主动悬架
半主动悬架设计
悬架历史：随着世界经济、科技水平的发展，人们对汽车的要求也越来越高，因此生产即安全又舒适的高性能汽车成为汽车工业发展的新方向。
而作为汽车重要组成部分的悬架，其性能的优越直接影响车辆的安全性和舒适性。
因此，悬架的发展先后经历了被动悬架、主动悬架的演变过程。
然而，由于被动悬架本身结构的限制，其性能相对较差；主动悬架结构复杂、制造成本较高，在商业上也没能得到广泛应用。
后来，人们提出了介于前两种悬架之间的半主动悬架，它既有被动悬架结构简单、成本低廉，又有主动悬架的优越性能，因此，受到人们的广泛关注。
组成：悬架是车架与车桥之间的一切连接和传力装置的总称。
主要由弹性元件、减振器和导向机构组成。
悬架是汽车的一个重要组成部分，它把车架或车身与车轮弹性的连接起来。
因此，其性能的好坏直接影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。
其总体结构如图1.1所示。
f-r悬架按导向机构、弹性元件和阻尼元件不同，可分成不同的悬架类型。
以阻尼元件为例，按阻尼元件的不同，可以分成固定阻尼系数的悬架和可变阻尼系数的半主动悬架两种。
本文就是以可变阻尼系数的半主动悬架为例进行研究的。
按其发展过程来讲，悬架先后经历被动悬架、主动悬架和半主动悬架三种悬架的发展历程。
迄今为止，被动悬架发展历史最悠久，性能比较稳定、技术相对成熟，更兼结构简单、制造成本低廉，因此，仍在各种车辆上广泛应用。
但其弹性和阻尼不能随外部工况变化而变化，已经远不能满足人们对乘坐舒适性和安全性的要求。
随着计算机技术的发展和传感器、微处理器及液、电控元件制造技术的提高，使可控悬架在车辆上的应用成为可能。
半主动悬架：半主动悬架是指悬架弹性元件刚度和减振器阻尼力之一或两者均可根据需要进行捌节的悬架。
由于半主动悬架在控制品质上接近于主动悬架，且结构简单，能量损耗小，成本低，因而具有巨大的发展潜力。
1半主动悬架技术发展现状根据悬架的阻尼和刚度是否随着行驶条件的变化而变化，可将悬架分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。
第七章 悬架-第五节主动悬架和半主动悬架
§7 悬架§7.5 主动悬架和菲主动悬架上面讲述的传统式悬架特点是：刚度、阻尼是根据经验或优化方法确定，依此而设计的悬架结构，性能不变。
不能调节——被动悬架。
主动悬架：刚度、阻尼动态自适应调节，是悬架始终处于最佳状态。
包含动力源的主动悬架系统称为全主动悬架或有源主动悬架；不包含动力源的主动悬架系统称为半主动悬架或无源主动悬架。
1.全主动悬架（简称主动悬架）定义：主动悬架是在被动悬架系统（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控制作用力的装置。
组成：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，一般为力发生器或转矩发生器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁阀等）。
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。
（1）主动油气悬架系统特点是通过调节油气弹簧的刚度达到主动调节目的。
（2）主动空气悬架系统特点是通过调节空气弹簧的刚度达到调节目的。
2．半主动悬架半主动悬架与主动悬架的区别是，半主动悬架用可控阻尼的减振器取代了执行器。
因此它不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼。
半主动悬架无动力源，由可控的阻尼元件(减振器)和弹簧组成。
（1）有级式半主动悬架将悬架系统中的阻尼分成两级、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所需要的阻尼级。
（2）无级式半主动悬架特点是可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由最小变到最大进行无级调节。
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制技术应用
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制技术应用汽车底盘悬挂系统对于汽车的行驶稳定性和舒适性起着至关重要的作用。
而主动和半主动控制技术的应用，则进一步提升了汽车底盘悬挂系统的性能和效果。
本文将就汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制技术应用进行探讨。
一、主动控制技术的应用主动悬挂系统是指能够主动感知和调节车辆悬挂状态的技术。
通过传感器实时监测路况和车辆行驶状态，再通过控制器对悬挂系统进行调节，使车辆在行驶过程中更加稳定和舒适。
主动悬挂系统的应用，可以使车辆在急转弯、爬坡、减速等情况下更加稳定，有效减少了悬挂系统对车身的影响，提高了行驶安全性。
同时，主动悬挂系统也可以根据路面的不同情况主动进行调节，保证乘坐者在不同路况下的舒适性。
二、半主动控制技术的应用半主动悬挂系统是指能够根据司机的行驶习惯和需要主动进行调节的技术。
通过预设的程序和模式，半主动悬挂系统可以智能地根据司机的驾驶习惯和路况变化进行调节，提供更加个性化的驾驶体验。
半主动悬挂系统的应用，可以根据不同的驾驶模式提供不同的悬挂调节效果，使驾驶员更加舒适地应对不同的路况和驾驶需求。
同时，半主动悬挂系统也可以根据车辆的载重情况和行驶速度进行智能调节，保证车辆行驶的稳定性和安全性。
总结汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制技术应用，为汽车的行驶稳定性和舒适性提供了更加完善的解决方案。
主动悬挂系统可以根据路况变化主动调节悬挂系统，提高了行驶的安全性；半主动悬挂系统则可以根据驾驶员的行驶习惯提供个性化的悬挂调节效果，提高了驾驶的舒适性和便利性。
随着科技的不断发展和汽车工业的进步，主动与半主动悬挂控制技术必将在未来的汽车行业中发挥着更加重要的作用。
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制汽车底盘悬挂系统是汽车重要的组成部分，负责支撑和缓解车身震动，保证车辆稳定性和乘坐舒适性。
随着科技的不断进步，汽车底盘悬挂系统的控制方式也在不断创新，主动和半主动控制成为了现代汽车悬挂系统的重要发展方向。
主动悬挂系统是指通过传感器实时监测路面情况和车辆动态，通过悬挂系统的控制单元主动调节悬挂刚度、减震力度等参数，以优化车辆的悬挂性能。
主动悬挂系统可以根据不同路况和行驶状态主动作出调整，提高车辆的操控性和舒适性。
采用主动悬挂系统的车辆可以更好地适应复杂路况，减少车身的侧倾和颠簸感，提升行驶平稳性。
主动悬挂系统的工作原理是利用电液控制技术，实现悬挂系统的快速响应和精准控制，从而提升车辆悬挂性能。
半主动悬挂系统是介于传统被动悬挂系统和主动悬挂系统之间的一种系统。
半主动悬挂系统同样可以根据路况和行驶状态调节悬挂参数，但是其调节范围和速度相对主动悬挂系统较小，无法实现完全主动的悬挂调节。
半主动悬挂系统采用电磁阻尼器、气压悬挂等技术，通过主动改变阻尼力和气压来调节悬挂刚度和减震效果，提高车辆悬挂性能。
半主动悬挂系统的优点在于成本较低、结构简单，对悬挂系统的改造和升级相对容易，因此在许多中高端车型中得到了广泛应用。
综上所述，主动和半主动悬挂系统在汽车底盘悬挂领域具有重要的应用前景。
随着汽车科技的不断发展，悬挂系统的控制技术将会越来越智能化和高效化，为驾驶员提供更加舒适和安全的驾驶体验，推动汽车行业向着智能化和高端化方向发展。
汽车底盘悬挂系统的主动与半主动控制必将成为未来汽车发展的一个重要趋势。
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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电控悬架控制系统PPT课件
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❖（8）加速度传感器
❖只有凌志400ucF20车则才装有加速 度传感器，两个前加速度传感器分别 装在前左、前右高度传感器内；一个 后加速度传感器装在行李箱右侧的下 面，车身后左位置的垂直加速度则由 悬架ECU从这3个加速度传感器所获 得的数据推导出来。
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❖2、防后倾功能
❖悬架ECU根据节气门位置或加速度传 感器信号，对两个后悬架减振器进行 调节，使其阻尼系数增大。
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❖3、防侧倾功能
❖悬架ECU根据转向角度传感器信号； 对单侧悬架进行调节；使其阻尼系数 或弹性刚度增大
❖4、车门控制车身功能
❖悬架ECU根据门边开关传感器信号， 对所有悬架高度进行调节。当开启车 门、车身降低，关闭车门车身升高。
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❖3、空气弹簧：
❖空气弹簧安装于可调减振器上端，与可调 式减振器一起构成悬架支柱，上端与车架 相连接，下端装在悬架摆臂上。主副气室 之间由连通阀相连，连通阀由悬架控制执 行器通过连通阀控制杆来控制，以连通或 关闭主、副气室之间的空气通道，使空气 弹簧的有效工作容积改变，从而使空气弹 簧的刚度发生变化。
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三、悬架执行器
❖1、 悬架控制执行器
❖装在各空气弹簧和可调减振器的上方， UcF10的悬架控制执行器是一个有3步动 作的电磁阀；ucF20的则是一个有9步动 作的步进电机。执行器同时驱动减振器的 转阀和空气弹簧的连通阀，以改变减振器 的减振阻尼和空气弹簧的刚度； 对于ucF20车型，执行器只驱动减振器的 转阀。
汽车底盘新技术介绍
C、坏路面———克制车身产生大旳振动 增大K、C
2）车身姿态控制——控制车身过分摇晃
A、转向时车身侧倾控制
——转向传感器检测转角、转速 ——增大K、C
B、制动车身点头控制
——车速传感器、制动开关 ——增大K、C
C、起步车身俯仰控制
——车速传感器、节气门位置传感器 ——增大K、C
本章结束！
4、变速器控制
——控制传动比——驱动转矩
5、离合器控制
——变化离合器旳结合程度——驱动转矩
比较5种控制方式旳优缺陷？
——选择最佳组合
5.5.3 驱动防滑控制系统旳构造构成
ABS/ASR电控单元 ——针对滑移情况S发出控制指令
ASR节气门执行器
底盘新技术：
1、悬架系统新技术 2、无级变速器 3、转向系统新技术 4、ABS系统 5、ASR系统
2）具有最佳旳驾驶舒适性 3）构造相对简朴，批量生产成本比较低
CVT与AT、AMT比较
缺陷：
1）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得 有一种自动离合器。
2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨 损问题，它旳工程技术还正在发展之中。
目前只要用于2.5升下列旳小排量发动机车型。
5.4 ABS系统
AMT系统根据汽车旳负荷、路况和驾驶员意图对电磁阀， 执行机构发出指令控制升档和降档、使汽车在发动机动力 性或经济性最佳旳工况或中间多种模式下工作，并调整管 路油压，控制换档感觉愈加平稳、舒适。
缺陷：构造复杂；精度要求高；制造、维修难度大、成本 高、传动效率比较低
5.2.2 机械无级变速器（CVT）
（2）电子控制动力转向系统旳构成、原理
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。
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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
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Control of active and semi-active suspension systems for passenger cars
Estimated uncertainty
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Control of active and semi-active suspension systems for passenger cars
Active suspension Active Break System
to minimalize the movement of the centre of gravity through active suspensipon;
Strategy of Control:
Active Motion Stability
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乘用车主动、半主动悬架的控制
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Control of active and semi-active suspension systems for passenger cars
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Control of active and semi-active suspension systems for passenger cars
Results: PDF of body acceleration and tire force, for: passive suspension (blue), constant settings of active suspension (red), and robustly controlled active suspension (green)
Results
Leaning Control
Motion stability
Active Motion Stability
Active Suspension
Goal: Passenger Comfort and motion stability
Hardware-in-loop
Result