国内外汽车可控悬架的研究现状 袁秀忠.doc

360文档中心 word文档下载网站/本文档下载自360文档中心，更多免费文档请访问网址/doc/info-52e27354b90d6c85ed3ac65c.html国内外汽车可控悬架的研究现状年第期黑龙江交通科技。（总第期）（）国内外汽车可控悬架的研究现状张振东，袁秀忠（牡丹江市道路运输管理处；牡丹江市交通局职工中等专业学校）摘要：悬架是现代汽车最重要的总成之一。悬架结构的选用不但在很大程度上决定了汽车平顺性的优劣，而且随着汽车速度的提高，对于与行驶速度密切相关的操纵稳定性的影响也越来越大。主要介绍了国内外汽车可控悬架的发展动态，并论述了各种可控悬架的控制策略。关键词：汽车；可控悬架；现状中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言到了世纪年代初，关于车辆主动悬架系统的研究和开悬架作为现代汽车最重要的总成之一，在汽车的设计、使用方面有着极其重要的作用。汽车悬架应具有如下功能：承受汽车的重量；承受并缓和汽车行驶时由路面通过车轮传给车身的冲击与振动；在承受制动力、驱动力和转弯产生的离心力时，要保证操纵稳定性，包括汽车行驶时不要产生过发成果得到了实现。一些样车被生产出来，主动悬架系统使车辆整体性能有了很大的提高。在主动悬架中，一个作动器代替了传统被动悬架中的相应部分。它产生的作用力是车辆状态变量的函数，能根据行驶性能达到最优。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，即“全主动悬架”大的侧倾与俯仰，使制动时产生的“点头”现象尽可能小；汽车具有不足转向特性，不产生过度转向；车轮与路面有较好的附着特性，不会由于过大的振动而使车轮脱离地面；在凹凸不平的路面上行驶时，为了保证必要的离地间隙，能主动调节车身高度。常规汽车大多装有弹性元件、导向元件和减振器组成的和“慢主动悬架”。（）慢主动悬架。机械悬架。弹性元件用来传递并承受垂直载荷，具有一定的吸震能力；导向元件用来传递纵向力、侧向力和由此而产生的力矩；减振器用来迅速减小车身和车架的振动由于传统的机械式悬架无能源供给装置，悬架的各个参数一经设计好以后，其弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化，无法主动适应变化的外部条件。因而将这种悬架称为被动悬架。被动悬架承担着两个任务：（）“硬悬架”功能：支持车身重量并随路面运动。（）“软悬架”功能：隔绝随机路面不平度对汽车的扰动。这两个相互矛盾的功能使常规悬架的应用受到许多限制，即使是用优化设计方法来设计，也只能把其性能改善到一定的程度。随着电液控制、计算机技术的发展，传感器、微处理器以及电液控制元件制造技术的提高，使得可控悬架在车辆上的应用成为可能，同时，现代社会对车辆性能以及行驶速度的要求也在不断提高。因此，一些能根据汽车行驶路面、工况和载荷等情况来控制自身的工作状况，使汽车的整体性能达到最佳的主动、半主动悬架系统随之出现，并且得到了人们广泛的关注和发展。全主动悬架系统比被动悬架系统具有慢主动悬架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慢主动悬架的主动控制系统仅在一个低频范围（大约一）内进行，高于该频率范围时，被动悬架则主导悬架系统的特性。由于慢主动悬架作动器仅需要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。它的控制仍然包括了主要的车身振动（纵向、仰俯、侧倾）以及转向控制等要求的频率范围，其系统性能可达到与全主动系统很接近的程度，所以人们现在对慢主动悬架表现出了浓厚的兴趣，已经有一些装有该悬架的商用车投入市场。（）全主动悬架。全主动悬架系统采用了一个可控的作动器取代了被动悬架中的相应部分。作动器是一个气动或液动油缸，它具有较宽的响应频带，对车轮的高频共振也可以进行控制。作动器的控制带宽一般应至少覆盖车辆常受的频率，有的作动器响应带宽甚至高达。从减少能量消耗的角度考虑，一般情况下也保留了一个与作动器并联的传统弹簧，用来支持车身的静载。全主动悬架的一个重要特点是要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号，因此如何选择控制策略，使车辆的性能更好，已经成为人们研究的焦点。半主动悬架更大的优越性，它可以随车速、路面输入等变化而使平顺性最好，但全主动悬架结构复杂、造价昂贵、可靠性差，而且需要另加动力源，因此其实用性受到很大限制；半主动悬架系统与全主动悬架系统相比，虽然控制振动的性能不及全主动悬架，但其阻尼在一定范围内可以较好地调节以获得较好的与主动悬架相比，半主动悬架的概念出现的较晚。在半主动悬架中，一个阻尼系数能在较大的范围内调节的阻尼器代替了被动悬架中的阻尼器，从而使阻尼系数是瞬时可变的。它的性能介于被动悬架和主动悬架之间，除了需要能量减振效果，且其结构简单，工作可靠，具有非常大的应用前景。国内外悬架系统的研究动态主动悬架驱动电磁阀外，并不消耗其他的能量，既具有一定的使用性能、也简化了设计。根据阻尼系数是连续可调还是离散可调，半主动悬架可分为可切换阻尼式半主动悬架和连续可调式半主动悬架。车辆动力学发展中的一个里程碑是主动悬架控制技术的发展，它主要是通过各种反馈信息来实现悬架刚度和阻尼的可调，以保证汽车行驶时的乘坐舒适性和行驶安全性。在世纪年代，许多人已经开始了一些基本的研究工作。收稿日期：一它们的区别是连续可调式半主动悬架的阻尼系数在一定的范围内可以连续地变化，而可切换式半主动悬架中的阻尼系数只能在几个离散的阻尼值之间进行切换。可切换阻尼式半主动悬架系统：可切换阻尼式半主动悬?万方数据第期张振东，袁秀忠国内外汽车可控悬架的研究现状总第期架系统一般具有个阻尼值设置。它的阻尼比可以在几个档位之间进行快速的切换，切换的时间通常为。信号对悬架的执行机构加以控制，达到控制阻尼力的目的。阻尼连续可调式半主动悬架系统：在半主动悬架系统中，阻尼连续可调系统是最高级的，它能够提供给车辆最好的性能。在这种系统中，一个连续可调的阻尼器（相当于主动系自校正控制策略由于需要在线辨识大量的结构参数，因而计算量大、实时性不好。模型参考控制策略是将路面信息同时输入实际悬架和参考悬架模型中，根据两者的广义误差，通过数字控制器的输出来控制悬架执行机构，进而调节悬架装统中的作动器）与一个传统的弹簧并联。理论上假定这种系统中的阻尼器能够完全独立于悬架的相对运动，并跟踪所置的阻尼。自适应控制方面研究不少，但悬架参数由于突然的冲击而在较大的范围内变化时，自适应控制的鲁棒性将变坏。预测控制需要的力控制信号。该控制信号是根据控制策略，由一个微处理器产生。如果控制力设计得好，这种系统能够提供介于主动系统与被动系统之间的较好的性能。半主动悬架与主动悬架之间的区别在于半主动悬架的可控阻尼器消耗能量。因此，在设计计算时需要给出一个附加的控制律。也就是说半主动悬架在消耗能量时，使力控制信号产生最优控制力，而当需要向悬架系统输入能量时，则让控制力为零。在实际的系统中，在让控制力为零时，尽管系统中的阀门被充分打开，阻尼器中仍会有少量的力存在。因此。虽然理论上假定阻尼可以连续可调，但实际阻尼是被限制在一个最小和最大值之间变化。由于半主动悬架系统只能消耗能量而不能从外界得到，车辆悬架系统的预测控制是指通过传感器将车辆前方路面信息预先传给悬架装置，使参数的调节与实际需求同步。预测控制的基本方法有两类，第一类是将前轮悬架的状态信息作为后轮悬架的前馈信息；第二类是测量车辆前轮前方道路的实时状态信息（如不平度），用此信息来控制悬架执行机构的动作。这个理论的关键技术是要获得具有一定精度、不受干扰和反应路面真实情况的信息。目前预测控制正受到更多的关注，发表的研究报告较多，但预测传感器的应用势必带来诸如成本、可靠性等方面的问题，目前的研究还处于理论探索阶段。控制车辆悬架最优控制的基本思想是引入了悬架系统中激这种非线性的限制使得最优控制律在这里不能得到完全的实施。主动和半主动悬架的各种控制策略的研究现状最优控制车辆的悬架系统是一个高阶的数学模型，对其采用最优励至误差信号传递函数，即灵敏度函数的范数作为评价这类干扰影响的指标。由于传递函数的范数描述了输人有限能量到输出能量的最大增益，如果使灵敏度函数的范数达到最控制的前提是获得大量的状态信息。在实际工程中，大部分的状态变量要利用滤波器获得，通过求解方程，在使性能指标最小的基础上，综合控制规律，这就是通常小，那么具有有限功率谱的激励对系统误差的影响将会降低到最低限度。目前，控制策略算法复杂，计算量大，必须在简化算法上作大量工作，才能在悬架控制上应用。模糊控制所说的控制。由于需要大量的状态信息，对硬件系统的要求很高，而且状态重构带来一系列鲁棒性的问题，因而最优控制在实际中采用很少。但由于它的结果是理论最优的，因而还是有众多学者对它进行各种改进，希望提高该控制策略的鲁棒性。最优控制方面研究得比较多但应用到实际中的还很少见报道。因而国外在最优控制方面的研究，大多集中在世纪年代初以前。自适应控制悬架的自适应控制包括自校正控制和模型参考控制。自校正控制需要根据输入输出信息，在线递推悬架的有关参数，再由对象参数根据稳定性理论，修改半主动悬架控制器的参数，设计控制器的控制规律，最后通过悬架控制器输出（上接第页）在过去的年中，基于专家知识和经验的模糊控制逐步成为解决具有非线性、复杂和不定因素系统的有效方法。模糊控制在车辆悬架方面的应用还不多，有关研究的工作原理是：调整减振器产生的阻尼力，使车辆质心加速度的均方值在悬架行程和轮胎变形容许的条件下最小，其中悬架的行程和其时间系数作为模糊控制的输入变量，可调减振器固定在前桥和后桥上。它们之间参数区别由前后轮的延时而定。模糊结果显示出该方案对汽车垂直加速度有很大改善。在主动和半主动悬架中采用模糊控制理论的优点是控制策略简单，计算量小，因而对控制器的要求不高，可以实现实时控制，降低成本，提高悬架的可靠性。（）安装压缩环时应使用专门的装环卡钳，不容许用手指任意拉控。时如发现有毛刺、缺角或尖锐的不能容许的边角时，应当修整后使用。活塞环安装时的注意事项（）活塞环在装用前必须清除油污。（）查明并核对活塞环的机型、规格、数量是否相符。（）仔细观察活塞环的外观缺陷，特别是注意有无裂纹、崩缺及尖锐铬边等。（）先从油环开始装配。将油环装入活塞油环槽后，再（）各道活塞环装入环槽后，将环的开口相互错开。（）将机油注入气缸壁及活塞环槽，使环、环槽及气缸壁浸有机油。然后用卡箍将环外圆箍缩至略小于缸径后再将活塞组件推入气缸。活塞环的拆卸依次向上装入压缩环。（）如油环为组合环，则应按下列顺序装配。对于螺旋衬簧组合油环，应先将衬簧拉开，装入环槽后将有插销（连接销）的销子插入弹簧的另一端孔中，合拢成圆。再装上环体（铸铁油环）。由于维护保养的需要或因其他原因需拆卸活塞环时，如果该环组需要继续使用，则拆卸时一定要非常仔细，采用装环时相同的方法及专用卡钳予以拆卸。即使不再使用了，拆卸时也一定要注意不要损伤活塞，因为一般活塞可比活塞环多用一个保养期。活塞环的包装、保管及质量抽查（）安装“定向环”时，一定要按规定的方向装配，不得任意安装，否则会产生严重后果。所谓定向环，系指根据设计要求和活塞环的断面形状，按规定的方向装配。这种环在出厂时，一般在安装时在朝向燃烧室的一方的端面上作上标记。活塞环包装时一定要机型、规格、数量相符，一定要清洁并防锈包装。对于达不到包装要求的环，用户可以拒收。活塞环的运输、保管及保用期也应严格按技术标准规定。用户有权对活塞环质量进行复查，按质量检验抽查的方法进行。产品除应达到产品图样的要求外，也应达到技术标准的规定。?万方数据国内外汽车可控悬架的研究现状作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：张振东， 袁秀忠张振东(牡丹江市道路运输管理处)， 袁秀忠(牡丹江市交通局职工中等专