汽车主动悬架控制技术与发展
汽车悬挂系统新技术——电控空气悬架及主动悬架PPT课件
另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动 或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与 惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰 2000款CL型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出 车身的倾斜和横向加速度，电脑根据传感器的信息，与预 先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将 多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
第2页/共7页
电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。 传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息 计算并输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架 随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼 变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的 空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。同时，该系统的电控 减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度(减小离 地间隙)，减少风阻以节省能源；在车速比较慢时车身高度又可恢复正 常。
汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要 柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的 悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境 对车身高度的要求也是不一样的。一成不变的悬架无法满足这种 矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。在电子技术发展的带 动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架 来满足这种需求。这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电 控空气悬架形式。
空气弹簧元件是由电控减振器、阀门、双气室所组成。电控减 振器顶部有一个小型电动机，可通过它转动一个调整量孔大小的控 制杆将阻尼分成多级，从而实现控制阻尼的目的。阀门也充当了一 个调节气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的总容积起着空 气弹簧的作用，比较柔软；但当关闭双气室之间的阀门时，则以一 个气室的容量来承担空气弹簧的作用，就会变得硬，因此阀门起到 控制"弹簧"变软变硬的作用。
主动悬架系统
主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。
根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。
全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。
作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0～15Hz，有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。
结构示意图见上图。
从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。
主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。
因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。
近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。
研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。
主动悬架的研制工作起始于八十年代。
Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。
其系统的响应可达30Hz，它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%。
还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit、Damlar Benz的试验样机系统、BMW 和Ford等。
然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。
结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。
这种系统在低频时（一般小于5或6赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。
由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。
尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。
2024年汽车悬架市场发展现状
汽车悬架市场发展现状简介汽车悬架是指汽车的底盘系统中的一个重要组成部分，能够减少车辆行驶时的震动和颠簸，提供良好的悬挂效果和乘车舒适性。
随着汽车工业的发展，汽车悬架市场也在不断壮大和发展。
本文将对汽车悬架市场的发展现状进行分析和展望。
汽车悬架市场规模近年来，全球汽车悬架市场规模不断扩大。
据市场数据统计，2020年汽车悬架市场总规模达到了xx亿元，预计到2025年将增长至xx亿元。
这说明了汽车悬架市场具有巨大的潜力和发展空间。
市场驱动因素技术进步推动市场发展随着汽车制造技术的不断进步，汽车悬架技术也得到了极大的改善和升级。
现代汽车悬架系统采用了更加先进的材料和工艺，通过电子控制系统能够实现自适应悬挂和智能调节，提供更好的悬挂效果和驾乘舒适性。
这些新技术的引入推动了汽车悬架市场的发展。
消费者需求的变化随着生活水平的提高，消费者对汽车悬架性能和舒适性要求也越来越高。
他们希望汽车悬架能够提供更好的负载能力、更稳定的悬挂效果和更舒适的驾乘体验。
为了满足消费者需求，汽车制造商不断研发和改进汽车悬架技术，推动了市场的增长。
市场竞争格局目前，全球汽车悬架市场竞争激烈，主要的市场参与者包括博格华纳、赛威尔、杰富特等知名公司。
这些公司凭借先进的技术和良好的市场口碑，在汽车悬架市场中占据着重要地位。
此外，一些新兴的汽车悬架企业也在不断涌现，加剧了市场的竞争。
市场发展趋势悬挂系统的轻量化设计近年来，轻量化是汽车制造业的一个重要趋势。
汽车制造商通过采用新材料和新工艺，将汽车悬架系统的重量降低，提高车辆的燃油经济性和性能。
这一趋势有利于汽车悬架市场的发展，提供更多的商机。
全球电动汽车市场的兴起随着全球对环境保护意识的增强，电动汽车市场得到了快速的发展。
电动汽车的特点是悬架系统对震动和颠簸的要求更高，这为汽车悬架市场提供了新的增长点。
预计未来几年，随着电动汽车市场的扩大，汽车悬架市场将迎来新一轮的增长。
结论总的来说，汽车悬架市场具有巨大的发展潜力。
汽车悬挂系统的主动控制研究
车辆工程技术17车辆技术汽车悬挂系统的主动控制研究李庆利1,2,王 宾1,2（1.长城汽车股份有限公司;2.河北省汽车工程技术研究中心,河北 保定 071000）摘 要：主动悬挂系统对车辆的乘坐舒适度和操作稳定性是非常重要的，也是汽车工业的核心技术之一。
汽车悬挂系统这一技术主要被国外掌握和垄断，我们国家的相关部门应该加紧研究来共同推动主动悬挂的研发。
本文主要是对汽车悬挂系统的主动控制的作原理、组成和分类、优缺点和发展趋势为方向进行研究。
关键词：汽车悬挂；主动悬挂；技术现状；发展趋势 悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。
悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。
外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。
根据控制形式不同分为被动式悬架、主动式悬架。
根据汽车导向机构不同可分为独立悬架、非独立悬架悬挂系统存在的意义有二：隔离路面的不平使行驶更舒适；行经不平路面时保持轮胎与路面接触。
1 主动悬挂系统简介 主动悬架是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。
它汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。
例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬架系统的中枢是一个微电脑，悬架上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。
电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。
2 主动悬挂系统的组成和分类 主动悬挂系统的组成：以液压泵，空气压缩机等为代表的动力源；以油缸、步进电机、电磁铁等为代表的产生力及力矩的作动器；此外还有各种传感器和控制单元；有些车型还包括普通弹簧和被动阻尼器等。
主动悬挂的分类：根据不同分类方法可将主动悬挂分为不同的类型。
（1）按控制方式分类：分为机械控制悬挂系统和电子控制悬挂系统。
汽车悬挂系统新技术——电控空气悬架及主动悬架课件
电控空气悬架系统的优点与不足
• 优点 • 高度可调：电控空气悬架系统可以根据车辆载重和行驶状态自动调节悬挂系统的高度，从而提高车辆的通
过性和舒适性。 • 刚度可调：系统可以根据路面情况和行驶状态自动调节空气弹簧的刚度，从而提供更好的操控性和舒适性
。 • 智能控制：电控空气悬架系统能够根据车辆行驶状态和路面信息进行实时调整，提高车辆的适应性和安全
未来汽车悬挂系统的发展方向和挑战
发展方向
未来汽车悬挂系统将朝着更加智能化、电动化和轻量化的方 向发展，以适应新能源汽车和智能驾驶的需求。
挑战
随着悬挂系统技术的不断发展，也面临着一些挑战，如如何 提高悬挂系统的性能和可靠性，如何降低成本和提高生产效 率等。
THANKS
电控空气悬架及主动悬架的技术特点和应用前景
电控空气悬架及主动悬架的技术特点
电控空气悬架能够根据车辆行驶状态和路面情况自动调节悬挂系统的刚度和高度，提高行驶平顺性和操控性； 主动悬架则能够根据车辆行驶状态和路面情况主动调节悬挂系统的刚度和阻尼，进一步提高车辆的操控性和稳 定性。
应用前景
随着消费者对车辆舒适性和操控性的要求不断提高，电控空气悬架及主动悬架的应用前景越来越广阔，未来将 在更多车型中得到应用。
适用范围
由于电控空气悬架系统的成本较高，因此其适用范围主要集中在高端市场和 豪华车型中。同时，该系统也适用于一些特殊用途的车辆，如运输车、救援 车等。
03
主动悬架系统
主动悬架系统的结构与原理
主动悬架系统的结构
主动悬架系统主要包括传感器、控制器和执行器。传感器负责监测车辆行驶状态 和路面信息，控制器根据传感器信号计算出最佳的悬挂系统状态，执行器则根据 控制器的指令调整悬挂系统的工作参数。
汽车主动悬架模糊控制方法研究
汽车主动悬架模糊控制方法研究在汽车领域中，主动悬架是一项重要技术，它可以根据道路状况和行驶情况智能调节汽车的悬挂系统，提升行驶舒适度和稳定性。
而在主动悬架控制中，模糊控制是一种有效的方法。
本文将介绍汽车主动悬架模糊控制方法的研究。
一、主动悬架控制及模糊控制主动悬架控制是为了解决汽车在行驶过程中因为地面不平或行驶条件不好引起的颠簸、倾斜或者过度震动等问题。
主动悬架控制智能调整汽车的悬挂高度、弹簧刚度和阻尼等，以便达到最佳的行驶状态。
而模糊控制是指在控制过程中，精确的数学模型难以建立或者已知的模型不完全时，通过对物理系统的描述进行抽象，以模糊语言描述控制问题，采用模糊规则集描述控制器，在不断优化规则的基础上不断进行决策，以达到控制效果。
二、模糊控制应用于主动悬架控制模糊控制作为一种应对模糊环境的控制方法，被广泛应用于主动悬架控制中。
在模糊控制中，通过模糊逻辑控制器控制系统的输入和输出，以实现自适应的控制策略。
通过模糊逻辑控制器建立的模糊控制系统，结合汽车传感器采集的车辆状态信息，通过模糊规则集输入汽车状态，根据规则输出悬架高度、弹簧刚度和阻尼对控制系统进行调节。
具体而言，模糊控制系统将汽车状态信息离散化，形成模糊语言，再通过模糊化运算量化状态，最终输出悬架控制指令。
三、模糊控制系统应用于主动悬架控制的优点应用模糊控制系统的主动悬架控制方法有以下优点：1. 易于建立：主动悬架控制难以使用精确的数学模型建立，而采用模糊控制可以在不需要精确的数学模型的情况下，建立一个可靠的控制系统。
2. 适应性强：模糊控制系统具有自适应性，可以根据不断变化的路况和驾驶状态来调节悬架控制指令，以达到最佳的行驶性能。
3. 优化控制效果：模糊控制系统可以利用专家规则优化控制效果，实现更加准确的控制，提高汽车的驾驶舒适性和稳定性。
四、结论在汽车主动悬架控制中，采用模糊控制方法具有可行性和优越性，将模糊控制器应用到汽车主动悬架控制中，可以使汽车在不同的行驶状况下达到最佳的行驶状态，提高汽车驾驶舒适性和稳定性。
车辆主动悬架最优控制
车辆主动悬架的控制研究悬架是汽车的重要装置之一，它对汽车的平顺性、操纵稳定性、通过性等多种使用性能有着很大的影响。
设计优良的悬架系统，对提高汽车产品质量有着极其重要的意义。
目前，汽车上普遍采用的是弹性元件和减震器组成的常规悬架，从控制力学的角度，将这种悬架称为被动悬架。
实践和研究结果都表明，常规悬架受到许多限制，即使采用优化方法来设计也只是将其性能改善到一定程度。
为了克服常规悬架对其性能改善的限制，在汽车中采用和发展了新型的主动悬架。
主动悬架能够根据路面情况及汽车运行的实际状态进行最优反馈控制，使汽车整体行驶性能达到最佳。
主动悬架的主要特点是能够主动提供能量，与传统被动悬架相比，其最大的优点在于具有高度的自适应性。
一、车辆主动悬架系统建模主动悬架的分析模型如图3.3所示，图中u为主动悬架执行机构的作用力。
主动悬架的运动微分方程为：⎪⎩⎪⎨⎧---==)(01..11..22x x k u x m u x m t (1)状态变量、输出向量的选取同被动悬架，且为了便于与被动悬架的比较分析，选取与被动悬架模型相同的输入信号，路面激励仍为选白噪声)(t ω，根据微分方程组（1），建立如下所示的状态方程和输出方程 ⎪⎩⎪⎨⎧+=++=Eu Cx y t D Bu Ax x )(ω。
（2）式中：⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=0001000000010101m k A t ；⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=121010m m B ；⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0100D ；⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=010*********C ；⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=0012m E 汽车悬架可认为是一种连续线性的随机最优控制系统，由最优线性滤波器串接确定性调节器的最优反馈增益系数矩阵组成。
这两部分参数可分别加以确定。
对于控制要求的性能指标是二次函数积分型的调节器问题，外界干扰是高斯白噪声，综合性能指标为：dtt u t R t u t X t Q t X u J T T ⎰∞+=0)]()()()()()([)( (3)此处认为汽车主动悬架的最优控制器为一个终端时间无限的线性调节器，问题仍是寻找最优控制)(t u ，使目标函数J 取极小。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
&’
技术园地
应艳杰!陈家玮—— — 汽车主动悬架控制技术与发展
第(期
无畏老师所进行的汽车电动助力转向与主动悬架控制系统的研 究等等， 集成控制是未来悬架系统控制的发展方向。
J 参考文献 K J F K 王国丽等 $ 车辆主动悬架技术的现状和发展趋势 $ 兵 （ 增刊 ） ， 工学报 $ !""" ， C>\E !F %" ; %= J ! K ^S^I] 5>L_‘] +L3>Z‘+E aH3RS3G/[ ; PLTM1GR >M01@T\ MTHT@303H1/ 5b/>G0H>\ Y10L TMM\1/T01>GE -1R ; GT\ 7H>/3PP 1GRTG? -[P03@ +>G0H>\ aT/0>H[ .S0>@T01>G 9B+A_ 7H>/33?1GRPE F&&"E F (! ; F(c J = K :T[] 5TSHT :E :>OSP0 \1G3TH ; >M01@T\ />G0H>\ \TYP V>H T/0123 PSPM3GP1>G P[P03@PE .?2TG/3? .S0>@>0123 63/LG>\>R13P ; ; F&&F.@3H1/TG ->/130[ >V *3/LTG1/T\ BGR1G33HP] 43P1RG BGR1G33H1GR 4121P1P>G] F&&F] ("N !&F ; ="! J ( K XSG dTGR] 4T21? .E d1\P>G] ,3>HR3 4E ^T\1Z1TPE :>e OSP0 ; 73HV>H@TG/3 +>G0H>\ >V 43/>SM\3? ./0123 -SPM3GP1>G -[P03@P DTP3? >G 5*9 *30L>?E 7H>/33?1GRP >V 0L3 .@3H1/TG +>G0H>\ +>Ge V3H3G/3] .H\1GR0>G] !""F] C. XSG3 !< ; !c J < K 王莹， 方敏， 陈无畏 $ 基于 ( 自由度的电液主动悬架控 制 $ 汽车工程 $ !""( ， !# ’ F ) J # K 李治国，金达锋等 $ 基于预测控制和频率成型性能指 （< ） 标的主动悬架控制策略研究 $ 汽车工程 $ !""! ， !( J c K 孙鹏远，陈 虹等 $ 汽车主动悬架的约束预测控制 $ 吉 （! ） 林大学学报 ’ 信息科学版 ) $ !""! ， !" J % K 喻凡，罗哲 $ 车辆自适应悬架控制方法的研究 $ 农业 工程学报 $ F&&% ， F( ’ = ) ： =% ; (! J & K CT\\SHSMT\\1 -] AP@TG *A*] 4SZZ1MT001 :CE .?TM0123 />G0H>\ >V TG T/0123 PSPM3GP1>GE 6HTGPM>H0T ; 01>G -[P03@P — F&&! ] .-*B] 4[GT@1/T\ -[P03@P TG? +>G0H>\ 4121P1>G] F&&!] ((N %& ; &# J F" K .\\3[G3.] ^3?H1/ZX‘E _>G\1G3TH T?TM0123 />G0H>\ >V T/e ’ 上接第 &( 页 ) 系统的功能。*+,- 提供丰富的设备驱动程序 通过 ./0123 455 把设备驱动挂接在系统中， 配置简单、 速度快、 可靠性高；提供强大的网络功能， 可以把 6+7 8 97 网、 :- ; (%< 8 (!! 8 (!= 网、 *>?3@ 网结合在一起构成大型的监控系统和管理 系统； 提供开放的 A5B 接口， 允许用户使用 CD 来快速编制各种 设备驱动构件、 动画构件和各种策略构件， 通过 A5B 接口， 用户 可以方便地定制自己特定的系统。 =E 组态软件的发展方向 目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能，随着计算机 技术、 网络技术的飞速发展 ， 组态软件必将得到快速的发展。 （F ） 组态软件也出现了分布式、 网络化的趋势， 比如组态软 件直接支持 9G03HG30 远程访问功能已成为一个基本要求。 （! ） 随着以工业 7+ 为核心的自动控制集成系统技术的日 趋完善和工程技术人员的使用组态软件水平的不断提高，用户 对组态软件的要求已不像过去那样主要侧重于画面，而是要考 虑一些实质性的应用功能， 如软件 75+， 先进过程控制策略等。 （= ） 组态软件向小型化发展主要是满足嵌入式计算机在控 制系统中的应用。 应该注意的是， 组态软件的小型化并意味其功 能的弱化， 这对组态软件的开发提出了更高的要求。 （( ） 组态软件与管理信息系统或领导信息系统的集成必将 更加紧密，并很可能以实现数据分析与决策功能的模块形式在 组态软件中出现。 (E 结束语
0123 PSPM3GP1>GPE 9BBB 6HTGPT/01>GP >G +>G0H>\ -[P03@P63/LG>\>R[] F&&<] = ’ F ) N &( ; F"F J FF K 陈无畏等 $ 基于串联型模糊神经网络的汽车半主动 （! ） 悬架的研究 $ 汽车工程 $ !""" ， ： !! F"( ; F"% J F! K 陈士安等 $ 汽车主动悬架四自由度模糊控制系统 $ 汽 （#） ： 车工程 $ !""F， != =c< ; =%"E J F= K -L1>0PSZT6] BRT@1*] _TRT@T0PS.30T\E 43P1RGTG?/>G 0H>\>V?[GT@1//>@M3GPT0>H ; 0[M3/>G0H>\\3HSP1GRG3SHT\G30Y>HZE 6He TGPT/01>GP>V0L3XTMTG->/130[>V*3/LTG1/T\BGR1G33HP] 7TH0+] F&&(] #" ’ <c! ) N F!&# ; F="! J F( K 张庙康 E 车辆悬架模糊神经网络半主动振动控制系 统的研究 E 振动、 测试与诊断 ] F&&#] F# ’ ! ) N F% ; !( J F< K 7T\Z>21/P5] C3GL>23GP7X6LE 9G23P01RT01>G>GP0TO1\10[TG?M> PP1O\3/LT>01/@>01>GP1G3/>G0H>\\3?PSPM3GP1>GP[P03@E C3L1/\3-[P03@ 4[GT@1/P] F&&!] !F ’ < ) N !#& ; !&# J F# K fE ,L>G31@] dE 51G] 30 T\E 9G03RHT03? /LTPP1P />G0H>\ P[P03@ 0> 3GLTG/3 23L1/\3 P0TO1\10[E 9G03HGT01>GT\ X>SHGT\ >V C3L1/\3 43P1RG] !"""] != ’ F 8 ! ) N F!( ; F((E J Fc K 51S gLT>?S] 51TGR 73GRh1T>] ^SLT1] b1 gL1iSTG] 9G23Pe 01RT01>G >V 0L3 9G03HRHT03? .D- 8 .-: 8 .++ -[P03@ V>H :>T? C3L1e /\3PE 97+!""FB!("
汽车主动悬架控制技术与发展
应艳杰， 陈家玮 （浙江万里学院电信学院， 浙江 宁波 ()’)""）
* 摘 要 + 本文综述了主动悬架发展， 着重论述了各种控制方法在汽车主动悬架控制中的应用， 探讨了在汽车主动悬架发 展中所面临的问题以及汽车悬架控制的发展方向。 * 关键词 + 主动悬架； 控制理论； 综述 * 文献标识码 + 0 * 中图分类号 + ,-)( ； ./#)
安徽电子信息职业技术学院学报 23$ / !""# !""# 年第 / 期 第 ’ 卷 ; 总第 !’ 期 < =>.?2@A >B @2C.D :>E@,D>2@A E>AAF4F >B FAFE,?>2DEG H D2B>?I@,D>2 ,FEC2>A>4J 4565789 23$ !’:39$ ’ * 文章编号 + )#K) 1 %"!L ; !""# < "/ 1 ""&) 1 "!
! * 收稿日期 + !""# 1 "/ 1 (" （)&%) 1 ） * 作者简介 + 应艳杰 ， 安徽界首人， 硕士， 浙江万里学院讲师， 主要研究方向为： 汽车电子， 现代控制理论与应用； （)&%’ 1 ） ， 浙江宁波人，浙江34;"#$ %$ !"
!"#$%&
・) 汽车悬架系统发展概况 悬架是车架与车桥之间一切传力装置的总称，它的主要功 用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，缓冲由不平路面 传给车架或车身的冲击力， 并衰减由此引起的振动， 以保证汽车 能平顺行驶。 衡量悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性 ; 即乘 坐舒适性， 但这 ?MN5 E3OP37Q < 和操纵稳定性 ; C86N9M6R GQ8SM9MQT < ， 两个方面是相互排斥的性能要求。由于被动悬架的刚度和阻尼 系数是固定的， 无法根据不同的使用要求自适应地改变， 在结构 设计上只能是满足平顺性和操纵稳定性之间矛盾的折衷。 为克服这个缺陷，国外在五十年代提出了主动悬架 ; @UQMV5 GWXY56XM36 < 的概念 * ) + 。主动悬架的特点是能根据外界输入或车 辆本身状态的变化进行动态自适应调节。主动悬架包控制单元 和力发生器， 力发生器的作用下使悬架的特性得到控制， 如同改 变了悬架的刚度和阻尼系数，其中最关键的是控制算法的优 劣。 ・ ! 常见的主动悬架控制方法 ・!Z ) 最优控制 最优控制是通过建立系统的状态方程，提出控制目标和加 权系数， 再应用控制理论求解所设目标下的最优控制规律。 应用 于悬架控制的最优控制方法主要有线性最优控制 （ AM6587 >YQM[ （-75VM5] E36Q739） 、 等 O89 E36Q739） C\ 最优控制和最优预见控制 三种。 线性最优控制是建立在系统较为理想模型基础上， 采用受 控对象的状态响应与控制输入的加权二次型作为性能指标，同 时保证受控结构动态稳定性条件下实现最优控制。常见的是把 A^ ; AM6587 ^W8N78QMU 线 性 二 次 型 < 控 制 理 论 和 A^4 ; AM6587 ^W8N78QMU 48WXXM86 线性二次高斯型 < 控制理论应用于车辆悬架 系统实现最优控制 * !_ ( + 。 控制是设计控制器在保证闭环系统各回 路稳定的条件下，使相对于噪声干扰的输出取极小的一种最优 控制法， 利用该理论设计的控制器具有很强的鲁棒性， 因此对于 汽车悬架这样一个复杂系统来说具有很大的优势，但是利用该 方法设计控制器具有一定的保守性 * /_ ’ + 。 预见控制是在考虑了车 轮处路面激励相关性基础上的最优控制。它利用超声波传感器 将车辆前方路面谱特性信息预先传给悬架系统，使参数的调节 与实际需要同步。 一般预测的距离是一定的， 因此预测提前时间 取决于车速， 这样必然具有时变性。 目前预见控制仍以线性时不 变系统为对象，而车辆参数的时变性和非线性对系统性能的影 响， 还未见文献加以研究 * #_ K + 。 ・!Z ! 自适应控制 目前理论上比较成熟，应用上比较广泛的自适应控制系统 有两种。一种是模型参考自适系统， 另一种是自校正系统。前者 由参考模型， 实际对象， 减法器， 调节器和自适应机构组成。 后者 主要由两部分组成， 一个是参数估计器， 另一个是控制器。参数 估计器得到控制器的参数修正值， 控制器计算控制动作 * % + 。 应用于车辆悬架振动控制的自适应控制方法主要有自校正 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， 如文献 * & + 。模型参考自适应控制的原理是当外界激励条件和 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， 如文献 * )" + 。 ・!Z ( 模糊控制和神经网络控制 自 &" 年代以来， 模糊控制方法被应用在车辆悬架系统中 * ))_ )! + 。神经网络是一个由大量处理单元 ; 神经元 < 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巨量并行性 _ 故在车 辆悬架振动控制中有广泛的应用前景。文献 * )( + 是把神经网络控 制方法用于非线性悬架动力系统的识别和实施最优控制。研究 表明用神经网络控制的非线性悬架系统 _ 和用传统的 A^ 调节 器控制的悬架相比具有更好的性能。还可以应用神经网络理论 设计车辆主动悬架系统的动力补偿器型控制器 * )/ + 。 本文采用模糊系统和神经网络融合的方法研究车辆悬架半 主动振动控制系统 * )’ + 。该文把两种控制规则 ; ‘8763YY 和 GI < 同 时导入网络 _ 用模糊系统表示规则和知识， 进行 ) a / 车辆模型的 半主动悬架系统振动分析，以车身垂直振动加速度和其变化率 ; =57b < 组合的评价函数 ; F: < 最小为目标， 优化层间权重的学习 算法决策控制量。 该文的学习算法尚有较大的改进余地， 但已初 步说明模糊神经网络型综合智能控制方法用于车辆悬架的振动 控制具有强大的生命力。 ・ ( 汽车悬架控制的发展和工作展望 车辆悬架振动控制系统的研究和开发是车辆动力学与控制 领域的国际性前沿课题。 随着相关学科和高新技术的迅猛发展， 今后的目标逐渐转移为研究开发一类控制有效、 能耗低、 造价合 理的车辆悬架振动控制系统。目前，由于电子与通讯技术的发 展， 集成控制研究逐渐兴起 * )#_ )K + ， 如德国博世公司以底盘为系统 将悬架作为其组成部分的集成控制器的开发，合肥工业大学陈