半主动控制的国内外研究现状
发动机半主动控制液力悬置动态特性分析研究
ｊ
ｉ
【 要】 摘 建立了 液力悬置的力学 模型和数学 模型， 进行了 特性仿真， 动态 分析了 液力悬置主 要参数 ｉ
６
３ 对其动态特性的影响。为液力悬置的设计改进提供 了不可或缺的基础。
关键词 ： 液力悬置； 半主动控制； 动态特性
ｉ
；
【 ｂ ｒ ｔ ｔ ａ ｅ ａｃ ｍ ｄｌｎ ｅ ａｉ ｄｌ ｈ ｒ ｌ ｍ ｕｔ ａ ｂｉ Ｔｅ ｙａ ｉ ｉ Ａ ｓ ａ 】ｈ ｍ ｔ ｍｔｓ ｏ ｄ ｃ ｎ ｓ ｅ ｏ ｙ ａ ｉ ｏｎ ｗｓ ｕｔ ｈ ｄｎ ｃ ｔ ｃ ｅ ｈ ｉ ｅａ ｍ ｈ ｃ ｍ ｄ ｕ ｃ ｏ ｆ ｌ ｍ ．
ＨＡＮ ｎ ＰＡＮ － ｉ ｎ Ｘｉ ｇ， Ｙｕ ｔａ
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中 图分 类号 ：Ｈ１ ， ４ ３ 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｕ ６ Ａ
随着汽车技术的不断发展 以及路面条件的改善 ， 汽车振动所
产生 的对人 听觉造成伤 害的车内噪声和 冲击逐渐成为影响汽车 舒适 ｌ 生的重要因素。 而半主动液力悬置具有低频大刚度 、 大阻尼 ， 高频小刚度 、 小阻尼特性 ， 可以很好 的解决动力总成传递给车架 或车身的振动 １ 。 ・
动阻尼 （ 分为橡胶主簧阻尼 Ｃ 和流体部分的动阻尼 ） ， ：
ｋ ＝ Ｃ＋ Ｊ ｗ ， ： ， ｃ＋
滞后角 西为：
，ｎ ４ａ ＝ － ＝ － ｔ￣ ｔ１ ａ（ ｎ
汽车底盘控制技术的现状和发展趋势
汽车底盘控制技术的现状和发展趋势摘 要：电子控制系统在汽车底盘技术中的广泛应用极大地改善了汽车的主动安全性。
常见的底盘控制系统可分为制动控制、牵引控制、转向控制和悬挂控制。
介绍通过高速网络将各控制系统联成一体形成的全方位底盘控制(GCC)，汽车开放性系统构架工程(AUTO SAR)和底盘的线控技术。
关键词：底盘控制系统；主动安全性；综述一、汽车底盘的电子化技术1.1 全电路制动系统（BBW）控制单元是BBW的控制核心，它负责BBW信号的收集和处理，并对信号的推理判断以及据此向制动器发出制动信号。
此外，根据汽车智能化的发展趋势，汽车底盘上的各种电子控制系统将与制动控制系统高度集成，同时在功能上趋于互补。
1．2 汽车转向控制系统1.2.1 后轮转向系统（RWS）对于整体式RWS执行机构，用一个横拉杆位移传感器就能确定两后轮的转向角。
但分离式RWS执行机构需要至少两个位移传感器。
由于分离式RWS执行机构的元件多，两后轮的控制和协调比较复杂，现在研发更多的是整体式RWS执行机构。
整体式RWS执行机构又分液压式和机电式两种。
正常工作时，后轮的转向角是转向盘转向角和汽车行驶速度的函数。
汽车低速行驶时，当转向盘的执行机构给后轮一个相应方向相反的转向角。
从而使汽车在低速拐弯或停车时，转弯半径变小，使汽车转向和停车更方便快速、舒适。
当汽车高速行驶时，给后轮一个与前轮转向角方向一致的转向角。
汽车的前后轮同时向同一方向转向，可提高汽车的方向稳定性，特别是汽车在高速行驶换道时，汽车不必要的横摆运动会大大减小，从而增强了汽车的方向稳定性，当汽车制动时，同系统相配合，可及时通过主动后轮转向角来平衡制动力所产生的横摆力矩，既能保持汽车的方向稳定性，又能最大限度地利用前轮的制动力，改进汽车的制动性能。
1.2.2 ESPⅡ（或者ESP plus）由于ESP系统在对轿车的行驶状态进行干涉时，只是通过对单个车轮施加制动来调节轿车的行驶稳定性。
车辆半主动悬挂控制理论的研究
ａ ｔ ｅｓ ｓ ｅ ｓｏ ｒ ｌ ｓｒｔ ｄ Ａ ｄｆ ｚｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｓａｕ ｕ ｆ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ｓａ ｅｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅ ａｌ Ｆ ｎ ｌ ， ｃｉ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ａｅ ｉ ｕ ｔ ｅ ． ｎ ｚ ｏ ｔ ’ ｔｔｓｑ ｏｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉ ｒ ｉｃ ｓｅ ｄ ｔ ｉ ｉ ａｌ ｖ ｌ ａ ｕ ｏ ｒ ｉ ｃ ｎ ． ｙ ｔ ｅ ｅ ｉ ｔｄ ｐ ｂ ｅ ｆ ｕ ｚ ｏ ｔ ｌ ｏ ａ ｒ ｓ ｎ ｉ ｎ ｄ ｈ ｘｓｅ ｒ ｌｍｓｏ ｚｙ ｃ ｎ ｒ ｄ ｙ ａ ｅ ａ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ． ｏ ｆ ｏ ｔ ｌ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｍｉ ｃ ｉｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｎ ｃ ｎ ｒｌｔｃ ｉｓ ｄ ｍｐ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｆ ｚｙ ｃ ｎ ｒｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｅ —ａ ｔ ｕ ｐ ｎ ｉ ； ｏ ｔ ａ ｔ ； ａ ｅ ｏ ｔ ； ｕ ｚ ｏ ｔ ｖ ｏ ｏ ｃ ｏ ｏ
响 。在控 制策 略 中 ， 些 因素 都应 加 以考 虑 。 这
１ 半主动悬挂 的各 种控制 策略的研 究现状
国 内外 车 辆 工 程 界 对 半 主 动 悬 挂 的控 制 策 略
方 法来 实 现 。 阻尼 控 制方 法 可分 为实 时可 调 、根 据
路 况 无级 可 调 和根据 路 况 有级 可 调 ３种 。阻 尼实 时
很 高 ， 且状 态 重构 带 来一 系列 鲁 棒性 的问题 … ， 而 因而 Ｌ Ｇ最 优控 制在 实 际 中采 用 的很 少 。 由于 它 Ｑ 但 的结果 是理 论最 优 的 ，因而 还是 有众 多学 者对 它 进
飘移 ，作 动器和传感器 的参数 扰动等对系统 的影 响 ，此外 液压 系统 固有 的时滞 也对 系统 有 较大 的影
汽车半主动悬架控制策略研究
口 薛显锋 口 庞 辉
７０ ７ １０ ７ １ 两安 两 电 高 压 电 瓷 有 限 责任 公 司 西 安 ．
２ 西 北 工 业 大 学 机 电 学 院 西 安 ．
７ ０ ７ １０ ２
摘
要 ： 对 汽 车被 动 和 主 动 控 制 悬 架 系统 存在 的 问题 ， 立 了半 主 动 悬 架 的控 制 模 型 ， 出 了一 种联 合 的 天棚 地 棚 针 建 提
棚 控 制策 略 。 地 棚控 制 策略用 微 分方 程描 述 为 ：
充 分 考 虑 其 非 线 性 特 性 。 汽 车 半 主 动 悬 架 是 一 种 能 够
根 据 汽 车 每 一 时 刻 的 运 动 状 态 和 路 面 激 励 情 况 ， 随 时
调 整 悬 架 元 件 ．使 悬 架 永 远 处 于 最 优 减 振 状 态 的 新 型
计 算 机 信 息， ｏ ｓ２ ） ￣ ｏ （３．
纵 稳 定 性 ． 必 须 尽 可 能 压 制 非 簧 载 质 量 有 频 率 附 近 的 “ 跳 ”现 象 。同 时 ， 簧 载 质 量 的 位 移 、 度 和 加 速 轮 非 速 度 的 变 坏 可 间 接 反 应 路 面 输 入 的 状 态 。 当 非 簧 载 质 量 振 动 增 大 时 ， 应 设 置 有 效 的 阻 尼 减 小 非 簧 载 质 量 的 振 动 。基 于 这 一 想 法 ， 利 用 天 棚 阻 尼 的思 想 。 出 了 地 并 提
［ ］ 崔 世 钢 ， 正 光 ． 于 ＡＲ 的新 型 远 程 脑 服务 机 器 人控 制 ２ 廉 基 Ｍ 系 统 设 计 ［ ］ 天 津 工 业 大 学 学 报，ｏ ６４． Ｊ． ２ｏ（ ） ３ 卞 海 浪 ， 星新 ． 于 Ａ Ｍ 的绣 花 机 控 制 系统 设 计 『 ］ 微 ］ 万 基 Ｒ Ｊ．
高速列车横向半主动减振器的设计与研究
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一种改进的加速度阻尼半主动控制策略研究
一种改进的加速度阻尼半主动控制策略研究郭孔辉;王杨【摘要】经典的开关型天棚控制和加速度阻尼控制各有其优缺点:天棚控制在低频区(车身振动偏频附近)控制效果较好,加速度阻尼控制则在高频区(车身振动偏频以上)控制效果较好.为能在全频域内有效地降低车辆振动加速度,以提高车辆的乘坐舒适性,提出了一种改进的加速度阻尼控制(结合了天棚控制和加速度阻尼控制的优势),并从相频的角度对上述控制方法进行理论分析,证明了提出算法的优越性.最后进行MATLAB/Simulink仿真和可控减振器的硬件在环试验,从时域和频域两方面验证了算法的有效性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】6页(P481-486)【关键词】半主动悬架;天棚控制;加速度阻尼控制;全频域【作者】郭孔辉;王杨【作者单位】吉林大学,汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130022;吉林大学,汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130022【正文语种】中文前言独立悬架可分为麦弗逊、双横臂、多连杆等多种形式。
弹性元件起承载作用，主要分为钢板弹簧、扭杆弹簧、螺旋弹簧和空气弹簧等。
阻尼元件起减振作用，包括被动减振器和阻尼可调减振器，其中阻尼可调减振器包括电磁阀控阻尼可调减振器和电／磁流变液阻尼可调减振器等。
根据阻尼或刚度调整范围和功耗的考虑，悬架也可分为阻尼自适应悬架、半主动悬架、慢主动悬架和全主动悬架等［1］。
综合考虑能耗、控制带宽和系统的稳定性等因素，半主动悬架能够在性能和成本等方面达到最好的折中。
针对半主动悬架控制算法的研究受到国内外学者的广泛关注［2］，也提出了诸多控制算法，诸如基于参考模型的滑模控制［3-5］，鲁棒控制［6-7］和最优控制［8-10］等。
在算法实时性、简便性和工程实现等方面，其中以Karnopp等最早提出天棚控制策略（skyhook control，SH）最为著名［11］。
目前天棚控制是研究和工程应用最广泛的半主动控制策略之一。
装甲车半主动悬架系统的研究进展
Ξ 收稿日期:2008-04-01作者简介:谭伯政(1980—),男,硕士研究生,工程师,主要从事车辆磁流变智能悬架系统控制研究;李以农(1961—),男,教授,博士生导师,主要从事汽车系统动力学控制、汽车主动安全性、振动控制等研究.【综述与评论】装甲车半主动悬架系统的研究进展Ξ谭伯政,李以农,郑 玲(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400030)摘要:总结了车辆半主动悬架系统的发展状况,论述了可调减振器的研发动态,详细阐述了当前主要的半主动控制策略,指出应当着重研究复合控制方法以解决非线性和时滞问题,并提出了装甲车辆半主动悬架系统今后的研究和发展方向.关建词:装甲车;半主动悬架;控制策略中图分类号:U463.33文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2008)04-0066-03 悬架作为装甲车辆的重要部件,对装甲车的平顺性、操纵稳定性和通过性都有巨大的影响.传统被动悬架系统经过长时间的发展,结构上不断更新和完善,并且性能得到很大提高,数都固定不变,被动悬挂只能保证在设计条件下的减振效果,不能根据车辆的运行状态和路面状况进行实时调节,达到最优的减振效果,这就大大限制了车辆在各种复杂路况下的越野能力、战场机动性及火力精确性[1].主动悬架是一种具有做功能力的悬架,在提高系统性能上具有较大潜力[2].主动悬架系统耗能高,控制系统复杂,系统可靠性较差,这些因素均成为主动悬挂系统应用的技术瓶颈,因此,主动悬架技术在装甲车辆底盘上的应用时机尚不成熟.半主动悬架系统通过改变弹簧刚度或阻尼系数,来达到对悬架系统性能进行调整的目的,结构简单,系统可靠性高,能耗小,同时具有主动悬架、被动悬架的特征,在大多数情况下具有与主动悬架相近的特性[3-4],是装甲车理想的悬架系统.悬架系统分类见表1.1 半主动悬架系统的发展概况与现状1.1 发展概况半主动悬架的概念首先由Crosby 和K arnopp 于1973年提出[5],20世纪80年代初期才有试验性产品问世,它对车辆性能的改善十分有限.1975年,Marg olis 等人提出了“开关”控制的半主动悬架,它能产生较大的阻尼力.1983年日本丰田汽车公司开发了具有3种减振工况的“开关”式半主动悬架.1986年,K im Brough 引入了Lyapunov 控制方法,改进了控制方法的稳定性.1988年日本日产公司研制了“声纳”式半主动悬架,它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种状态.1994年prinkos 等人使用了电流变和磁流变体作为工作介质,研究了新型半主动悬架系统.20世纪90年代,军用轮式车辆半主动悬架系统的研究也取得了突破.美国陆军坦克车辆装备司令部在1997年前后将液压可调减振器构成的半主动悬挂系统安装在布莱德利步兵战车上进行了场地试验,结果表明车辆的机动性能得到了大幅度的提高.2003年前后美军又在重型“悍马”吉普车上安装了基于磁流变减振器的半主动悬挂系统,取得了越野速度提高30%～40%的良好试验效果.1.2 刚度可调半主动悬架系统弹性元件刚度可调是在空气弹簧(油气弹簧)基础上实现的.通过改变弹簧刚度来减振的半主动悬挂由Hubbard 和Marg olia 于1976年提出[6].20世纪80年代油气悬架已广泛用于装甲车上,我国通过努力也在履带式装甲车上成功应用油气悬架,为实现装甲车悬架弹簧刚度控制奠定了基础.车辆弹性元件需承担车身的静载,因而实施刚度控制比阻尼控制困难得多,目前主要对半主动悬架阻尼控制比较多.但空气悬架(油气悬架)具有刚度低、质量轻、噪声低、寿命长等独特优势,因此,许多学者开展了基于空气弹簧(油气弹簧)的半主动悬架的研究,可以预见,空气悬架(油气悬架)在装甲车半主动悬架系统的发展过程中将起到举足轻重的作用.第29卷 第4期四川兵工学报2008年8月表1 悬架系统分类悬架系统系统模型操作频带所需最大能量和被动悬架相比性能的提高舒适性安全性被动————半主动f B -f w 50W 20%～25%10%～25%主动0～f w 1.5～1.7kW >30%25% 注:f B 为簧上质量的固有振动;f w 为簧下质量的固有振动频率1.3 阻尼实时可调半主动悬架系统1.3.1 节流孔可调悬架.节流孔可调悬架是早期半主动悬架研究的主要方向,通过步进电机或电磁阀来控制节流阀的流通面积连续调节阻尼[7].可调节流阀一般设置在减振器内部,也可以设置在外部的旁通道上,如梅赛德斯-奔驰公司曾研制出一种外置可调减振器.经过长时间的研究发现,节流孔可调减振器有先天的缺陷,如响应速度慢、块速调节节流孔容易引起流量的严重脉动,影响振动控制效果[8].1.3.2 电流变和磁流变减振器.20世纪90年代,电流变和磁流变等新型材料的相继出现.利用电流变和磁流变液研制的减振器可以实现无级可调,磁流变液(电流变液)在外加磁场(电场)作用下,其黏度、剪切强度等发生显著变化.电流变液对电场反应迅速,控制带宽广[9].磁流变液响应略慢,但在屈服应力、温度范围、塑形黏度、稳定性等方面强于电流变液[10],并且在同样的减振要求下,磁流变液减振器的耗电量明显低于电流变液减振器.因而,各国军用车辆也加大了在这方面的研究.美国内华达大学为“悍马”军用吉普车设计并制造了磁流变减振器,该磁流变减振器具有失效保护功能,试验表明,磁流变减振器输出阻尼力大,响应速度快,具有优良的动态特性.国内在磁流变减振器的研究上做了大量工作,取得了一些成绩.国家仪表功能材料工程研究中心研制的磁流变体,其剪切屈服应力基本达到美国Lord 公司的水平[11].2 半主动悬架系统的主要控制策略 目前,应用于悬架控制系统的控制理论比较多,主要有天棚控制、最优控制、预测控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制及复合控制等.1974年美国学者karnopp 等提出了天棚阻尼控制思想.原理是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器,可以完全防止车身与悬架系统产生共振,达到衰减振动的目的.在天棚控制方式中,控制力取决于车体的绝对速度的反馈,不需要很多传感器也不需要复杂的数学模型,可靠性较好.控制力可以表示为:f =-C sky x式中:C sky 为比例系数;x 为车体垂直振动速度.天棚阻尼是理论上的理想状态,为实现“天棚”控制思想提出了“on -off ”控制策略,根据控制信号调节阻尼器阻尼的“软”、“硬”设置,进而调整阻尼力的大小,“on -off ”阻尼控制思想的阻尼力算法可用如下公式表示:F d =c ( x -y ) x ( x -y )>00 ,x ( x - y )<0 由于天棚阻尼控制简单可靠,所以成为军用车辆重点研究对象.目前,研究的重点是改进型的天棚阻尼控制方法[12],综合天棚和地棚阻尼控制的优点而产生的混合控制算法[13].最优控制是比较成熟和完整的半主动悬架控制理论,在车辆上运用的最优控制方法常用的有线性最优控制、H ∞最优控制等.线性最优控制是将LQ (Linear Quadrat 2ic )应用于车辆悬架系统中,采用线性最优控制算法设计主动最优控制力为:u (t )=-GX (t ) 在最优控制领域装,装甲兵工程学院关于履带车辆悬挂系统半主动控制策略的研究比较深入.自适应控制通过自动检测悬架系统的参数变化来调整控制策略,保持其性能最优.应用于车辆悬架系统自适应控制方法主要有模型参考自适应控制和自校正控制两类[14],自适应控制能显著改善汽车的行驶特性[15],但是,自校正控制过程需要在线辨识大量的结构参数,实时性不好;而模型参考自适应控制方法涉及路面信息获得的精度问题.模糊控制及神经网络控制是解决具有非线性、时变和不确定因素系统的有效方法.模糊控制技术可以使系统的鲁棒性更好,减少控制器的存储空间;神经网络控制具有自学能力和大规模并行处理的能力,在车辆悬架系统减振76谭伯政,等:装甲车半主动悬架系统的研究进展控制中有着广泛的前景[16].但是,模糊控制和神经网络控制是建立在专家知识和经验的基础上的,因此人为因素在其中占据着很重要的角色,如果专家知识的集合不能真实或准确地反应车辆的状态,那么控制就失去了准确性.目前,应用于车辆悬架振动控制的各种控制策略都有自身无法弥补的缺陷,难以达到人们期望的效果.而将两种或多种控制策略相结合,对悬架进行复合控制往往能得到意想不到的结果.近期文献记载的控制策略设计有应用于装甲车辆的自适应控制与LQG控制的联合控制,最优预见控制与神经网络控制的复合,以及模糊控制与神经网络控制的复合等等.研究表明,复合控制方法更适用于车辆悬架这样复杂非线性系统的建模与控制,可以预见复合控制方法是今后控制策略研究的一个重要方向.3 今后研究和开发工作的方向3.1 研究开发可靠、高效的减振器变刚度油气弹簧仍然有较高的研究价值,特别是在现有装甲车辆的改进上.磁流变减振器的发展已成为车辆行业发展的焦点,虽然国外的研究成果及应用已经比较多,但国内还处于理论研究和试验阶段,主要是磁流变液减振器的工作不稳定,成本偏高.因此,当前的工作重点应该包括2方面:①研制高性能磁流变材料;②优化磁路及减振器结构.3.2 研究开发稳定、智能的控制方法为了满足要求,要充分运用智能控制技术、非线性控制理论及动力学系统理论[20],综合应用各种理论技术开发稳定、智能的复合控制方法.由于车辆悬架系统属于强非线性和强耦合系统,用线性系统模型对悬架系统求解会带来误差,另外,任何系统总存在不可避免的时滞[21].这方面的研究者提出了多种解决办法,其中一种是采用模糊控制、神经网络控制、鲁棒控制和智能学习系统等智能控制,它们将是今后应用控制领域的一个主要研究方向.3.3 轻型轮式装甲车将是半主动悬架的重要应用领域目前,半主动悬架技术主要应用于高级轿车,而对该技术需求更为迫切的是轻型轮式装甲车领域.随着装甲车辆装备信息化建设的逐渐深入,轻型轮式装甲车也逐渐形成了自身鲜明的发展方向,高机动性就是其发展特色之一,主要表现在车辆的快速反应能力、行驶的地域更加广泛,通过崎岖、苛刻路面的能力增强,这就要求车辆的行驶平顺性与之相适应.任何技术从出现到实际应用都有一个漫长的过程,半主动悬架技术在国内已经有着广泛的研究基础,今后的研究工作应以轻型轮式装甲车的悬架系统为切人点,将该领域的技术逐渐推广.参考文献:[1] 王德胜,杨建华.装甲车辆行驶原理[M].北京:装甲兵工程学院出版社,1992.[2] Lauwerys C,S wevers J,Sas P.M odel Free C ontrol Design fora Semi-active Suspension of a Passenger Car[C].Pro2ceedings of IS M A,2004:75-86.[3] Marg olis D L.The Response of Active and Semi—activeSuspension to Realistic Feedback S ignals[J].Vehicle Sys2 tem Dynamics,1982(11):267-282.[4] 王世明,王孙安.半主动悬架及其控制[J].汽车技术,1999(12):1-3.[5] G rosby M J,K arnopp D C.The Active Dam per-A NewC oncept for Shock and Vibration C ontrol[J].The Shock andVibration Bull,1973,43(4):119-133.[6] Hroval D.Survey of Advanced Suspension Developmentsand Related Optimal C ontrol Applications[J].Automatica,1997,33(10):56-58.[7] Reim pell J,S toll H.The Autom otive Chassis[M].Arnold:[s.n],1996.[8] 胡海岩,郭大蕾,温建生.振动半主动控制技术的进展[J].振动、测试与诊断,2001,21(4):235-244.[9] Choi S B,Lee H K,Chang E G.Field T est Results of a Semi-active ER Supension System Ass ociated with SkyhookC ontroller[J].Mechatronics,2001(11):345-353.[10]Y okoyama M,Hedrick J K,T oyama S.A M odel F ollowingS liding M ode C ontroller for Semi-active Suspension Sys2 tems with MR Dam pers[C]//Proceedings of the AmericanC ontrol C on ference Arlington.VA:[s.n],2001.[11]刘奇,张平,王东亚,等,磁流变体(MRF)材料的制备与性能研究[J].功能材料,2001,32(3):257-259. 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汽车半主动悬架技术研究综述
$"半主动悬架可调控减振环节
!!半主动悬架是指悬架的减振器的阻尼系数和弹性 元件的刚度"可以根据需要进行调节 ’ :( & 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& $9 #"可控阻尼器 !!减振器阻尼系数的调节分为有级可调与无级可调 两类& "r =r =!有级可调阻尼器 !!通过某种驱动方式开启 h 关闭控制阀的阀门" 使阻 尼在几个离散的阻尼值之间实现快速切换 # 切换时间 通常为 =9 A "9N U % & 有级可调减振器的结构及控制系 统相对简单" 但在适应汽车行驶工况及其道路条件变 化方面"有一定局限性& 其未来发展关键是提出先进 的阀技术"增加阻尼变化档数"缩短切换时间& "r =r "!无级可调阻尼器 !!无级可调阻尼器的阻尼系数可在一定范围内连续 变化"它包括节流孔径调节和电 h 磁流变液粘性调节两 种形式& "r =r "r =!节流孔径调节 !!通过步进电机驱动阻尼器的阀杆" 连续调节阻尼 器节流阀的通流面积来改变阻尼" 节流阀可采用电磁 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&
上海市重点学科# 第二期% 建设经费资助项目# 编号 "99#c =?9# % 收稿日期 ! "99# ; 9= ; 9@!修改稿收到日期!"99# ; 9> ; =?
万方数据 第一作者 任勇生 男"博士"教授"=<#: 年 > 月生
第 $ 期!!!!!!!!!!!!!!!!!任勇生等! 汽车半主动悬架技术研究综述
振动控制-主动、半主动
振动控制-主动、半主动⽬录0．前⾔ (1)0．1 结构振动控制研究与应⽤概况 (1)1．结构振动主动控制、半主动控制 (2)2．结构振动控制分类 (3)3．各类控制系统构造及性能 (4)3．1 结构振动主动控制概述 (4)3．1．1 主动控制控制原理 (5)3．1．2 加⼒⽅式及加⼒位置 (7)3．1．3 控制装置 (8)3．2 结构振动半主动控制概述 (8)4．结构振动主动控制、半主动控制算法 (11)4．1 主动控制算法 (12)4．1．2 ⼏种算法的简单介绍 (13)4．2 半主动控制算法 (21)4．3 智能控制算法 (22)5．结构主动、半主动控制系统分析⽅法及设计⽅法 (24)5．1 主动控制系统的最优控制⼒设计与分析 (25)5．1．1 主动控制系统的最优控制⼒设计 (25)5．1．2 主动最优控制⼒和受控反应特征分析 (26)5．2 结构主动变阻尼和智能阻尼控制系统的最优控制⼒设计与分析 (30) 5．2．1半主动最优控制⼒设计 (31)5．2．2系统反应分析 (36)5．3 结构主动变刚度控制系统的最优控制⼒设计与分析 (37)5．3．1主动变刚度最优控制⼒设计 (37)5．3．2系统反应分析 (40)6．结构振动主动控制、半主动控制系统的⼯程应⽤ (41)6．1 AMD控制系统的⼯程应⽤ (41)6．2 结构主动变刚度控制系统的⼯程应⽤ (41)6．3 结构主动变阻尼控制系统的⼯程应⽤ (42)6．4 其他结构振动控制系统的⼯程应⽤ (42)7．研究展望 (43)7．1 结构振动主动控制、半主动控制的研究与发展⽅向 (43)7．2 结构振动控制的有待研究的问题 (43)8．结语 (43)参考⽂献 (44)主动控制、半主动控制综述0．前⾔0．1 结构振动控制研究与应⽤概况结构振动控制技术与传统的依靠结构⾃⾝强度、刚度和延性来抵抗地震作⽤的做法不同，通过在结构中安装各种控制装置，从⽽达到减⼩结构地震反应、保障结构地震安全的⽬的。
飞机起落架的主动控制与半主动控制研究
第 ２ ７卷 第 ３期 ２ ０ ０６年 ５月 兵 Leabharlann 工 学 报
ＶＯ ． ＮＯ． １ ２７ ３ Ｍ ａ ２００ ｖ． ６
ＡＣＴ Ａ ＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲ Ｉ Ａ Ｉ
飞机 起 落 架 的主 动 控 制 与半 主 动 控 制 研 究
ｍｏ ｅ ｈ ａ ｉｔｏ ｓｏ ｅ ｔｃ ｌｄｉｐｌｃ ｍｅ ｔａ ｔ ｈ ａ ｌ ｆａｒ ｒ ｆ ｒ ｂｖｏ ｓｙ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｈ ｒ ，ｔ ｅ ｖ ｒａ ｉｎ ｆｖ ｒｉａ ｓ ａ ｅ ｎ ｎｄ ｐｉｃ ｎｇ ｅｏ ｉｃ ａ ｔａ ｅｏ ｉｕ ｌ ｅ ｕ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ
ａ ｔｖ ｏ ｔ ｏ ａ ｄｉ ｅ ｒ ｃ ｎ ｏ ｔ ｉ ｈｅ ｒ ｓ ｍｂ ａ ｅ ｔ ｘ ｉ ｒｏ ｍａ ｅ ， ａ ｈ ｓ ｍｏ ｅ ｐｒ ｃ ｉａ ｃ ｉｅ ｃ ｎ ｒ ｌｌｎ ｎｇ ｇ ａ ａ ｂ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｌｎｃ ａ ｉ ｎｇ ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｓ ｎｄ ａ ｒ ａ ｔｃ ｌ ｖ ｌ ｅ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｔ ｉ ａ ｕ ｅ ａ ｓ ｆｉｓｓｍｐｌ ｔｕ ｔ ｅ ａ ｄ ｌｗｅ ｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕｒ ｎ ｏ ｒｃ ｓ ． Ｋｅｙ ｗｏ ｄ ｒ ｓ：ａ ｔ ｍａ ｉ ｏ ｔｏｌｔ ｃ ｎ ｏ ｙ；ｌｎｄ ｎ ｅ ｒ；ａ ｔｖ ｏ ｒ ｌ ｅ ｉａ ｔｖ ｏ ｔｏｌ ｂ ｒ ｅ ｕ ｏ ｔｃ ｃ ｎ ｒ ｅ ｈ ｏｌｇ ａ ｉｇｇ ａ ｃ ｉ ｅ ｃ ｎｔｏ ；ｓ ｍ — ｃ ｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ；ａ ｓ ｂ ｒ ｏ
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２ 半主 动控 制研究现 状【７ ５ － Ｊ
１ 振动 控制概述 【４ １Ｊ －
半主动控制一般 分 为半 主动 隔振 系统 、 动变 刚度控 制系 主 土木 工程振动控制 一般按是 否有外 界输入 能量可将 其分 为 统 、 主动变阻尼控制系统 以及主 动变刚度 变阻尼控 制系统 四种。 主动控制与被 动控制两大类 ， 以及 由这两种方 式结合而进一步形 下 面 主要 简 述 变 刚度 和 变 阻 尼 控 制 系统 。
关 键 词 ： 主 动控 制 ， 制装 置 ， 半 控 时滞 中图 分 类 号 ： Ｕ３２ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ
结构振动控制是 ２ 纪 ６ ０世 ０年代控 制理论 在结构 工程 中加 低 ， 易于实现 等优 点 ， 因而具有广 阔的应用前 景。混合 控制系统 以应用而形成 的－ ｆ交叉学科 ， － ３ 主要研究在 风或地震等动力荷 载 主要有 以下几种 ： ） １ＡＭＤ与 Ｔ ＭＤ相组合 的控制 系统 ； ） ２ 主动控 作用下减小结构动力响应 、 善结构性 能 的技 术途径 、 置和方 制 与耗能装置相结合的控制系统； ） 改 装 ３ 主动控制 和基 础隔振相结合 法， 以及各 种控制算 法等。 目前 ， 构振动控 制领域正处 在蓬勃 的混合控制系统等。 结
成的半 主动控制和混合控制 。
结构变刚度控制是通 过探测并 预见地 震的特性 或利用 变刚
被动控制是最早研究和使用 的结构控 制方式 ， 具有无需外部 度控制装置来改变 结构 的附加 刚度 ， 而改变 结构 的刚度 ， 结 从 使
能源、 于实现 的突 出优 点 ， 易 因而在工程 中获得广泛 的应用。但 构的周 期避开地震 的卓越 周期 ， 建立一 种所谓 的非共振状 态 ， 从 控制效果受到一定 限制 ， 复 杂多变 的外 部环 境 的适应 能力 较 而达到减少结构的振 动反应 的 目的。从 能量 转换的角度而言 ， 对 主
要的 控 制 方 式 有 ： 动 调 频 质 量 阻 尼 器 （ ＭＤ： ｃｉ ｓ 系统”ＡＶ ） 如 图 １所示 ， 主 Ａ Ａ ｔ ｅ Ｍａｓ ｖ （ Ｓ， 且提 出 了结构 主动 变 刚度非 共振算
Ｄａ ｅ）主动锚索控制 ， 冲控制 ， ｍｐｒ ， 脉 空气 动力挡风板等 。
法 。应用该主动变 刚度 系统 ，９ ０ １９ 年建成 了世界上第一幢采 用半
半 主 动 控 制 的 国 内 外 研 究 现 状
赵 有 泽
摘 要： 通过对结构振 动控制 的概述 ， 介绍 了结构振动半主动控制 的发展动 态及其应用现状 ， 探讨 了结构振动半主动控
制工程应用所面临 的几个主要问题 ， 并指 出了半主动控制工程应用 中值得进 一步研 究的课题及其发展方 向。
差 。常用 的被动控制方式有 ：） １基础 隔振 ；） ２ 消能构件减 振体系 ； 动变刚度控制是通过 刚度元件 的变形将 结构部 分振 动能量转化
３ 耗 能器 减振 ；） ） ４ 吸振 器 减 振 。 为 刚度 元 件 的 弹 性 应 变 能 ， 时 阻 尼 元 件 消 耗 部 分 结 构 振 大学 的 ＪＴ． ． （ 教 授 于 量 ， ． Ｐ ＹＡ ） 达到减小结 构振 动 的 目的。 １９ ９ ０年 Ｈ本 学者 Ｋｏｏｉ 首先 ｂｒ等
１７ ９ ２年提 出 ， 确定 了结 构 主 动 控 制 研 究 的 开始 。结 构 主 动 控 制 主 提 出了结构主动变刚度控 制的概念 ， 提 出了一种 “ 并 主动 变刚度
半主动控制是一种 根据结构 的振 动反应或 动荷载 的信息来 主动控制的建 筑物——东京鹿 岛技术 研究所 大楼。另一 种变 刚 实时改变结构的参数 （ 阻尼 、 如 刚度等 ） 以减小 结构反 应的控 制 度系统是 由 Ｒｃｔｒ 出 的“ ， ｉ ｅ提 ｈ 能量 消散约 束” 置（ Ｄ ， 装 Ｅ Ｒ） 该装置 方式。 目前 已有一定研究 的半主 动控制方 式主要 为主 动变 刚度 在加 载和卸载时可 以提供不同的刚度 。第三种变刚度装 置是 Ｎａ — 和主动变阻尼控制 。
ｇｒ ａ ｈ和 Ｍａｅ１９ 提 出 的 半 主 动 连续 变 刚 度 的 调 频 质 量 阻 ａａ ｉ ｊａ ｔ ９ ８年
混合控制是将 主动控 制与被动控 制 同时施加在 同一结 构上 尼 器 （ ＣＶＳ ＴＭＤ：Ｔｕ ｅ ｓ ｍｐ ｒｗｉ ｅ —ｃｉｅＣｏ ｔ ｕ Ｓ － ｎ ｄ ＭａｓＤａ ｅ ｔ Ｓ ｍｉａｔ ｎｉ — ｈ ｖ ｎ 的振动控制方式 ， 是一 种充分利用主动 、 被动控制优点 、 克服各 自 ＯＳ ｒ ｂ ｔｆｅ ）美 国 Ｂ ｆｏ地震研究 中心的梁钟等研究者 Ｕ ｉ ｌ Ｓｉｎｓ ， Ｖａ ａ ｅ ｆ ｓ ｕａ ｌ 缺点的策略 ， 与半主动控 制不 同， 混合 控制可 以根据 不同控制装 开发结构参数 实时调节 系统 ， 系统仅仅 应用简单的两态开关控 该 置 的特点及结构 动力反应特性 ， 将几种控 制装置同时安装于 结构 制支撑 或绳索 的连 接和脱 离 ， 验和理 论分析均 表 明效 果很好。 试 上（ 同时设置主 、 被动控制 系统 ） 通过合理 设计 主动控制 准则 以 国 内刘 季 、 敏 霞 和 欧 进 萍 等 学 者 １９ ， 李 ９８年 及 之 后 进 行 了 一 系 列 尽可能减小 能量需要 ， 提高系统 的可靠性 ， 有控制效果好 ， 具 造价 有关结构主动变刚度控制的研究工作， 研究开发了足尺主动变刚度
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５ ・ ０
第３ ６卷 第 １ ７期 ２０ １０年 ６月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲｔ
Ｖｌ ． ６ Ｎｏ． ７ ０ ３ １ １
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文 章 编号 ：０ ９６ ２ ２ １ ）７０ ５ ２ １ ０ —８ Ｍ ０ ０ １—０ ００