（车辆工程专业论文）基于磁流变半主动悬架的汽车底盘集成控制.pdf

摘要 随着国民经济的飞速发展以及人们生活水平的极大提高，汽车逐渐融入到人们的工作生 活之中，成为不可或缺的交通工具。随之而来的汽车行驶速度的显著提高和道路行车密度的 急剧增大，使得人们对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性提出更高的要求。而电子技 术和自动化技术的发展，使越来越多的控制系统运用到汽车当中。其中，电控悬架作为连接 车身和底盘的一个桥梁，在汽车底盘控制中起着至关重要的作用。磁流变半主动悬架具有响 应快、动态范围宽、功耗低、结构简单等特点，是目前电控悬架的研究热点，在商业和军事 上都具有广阔的应用前景。目前，国内外对磁流变半主动悬架的研究多处于理论研究和实验 室研究中，实际应用在整车上并不多见，主要原因是磁流变半主动悬架是一个存在有不确定 因索、时滞的复杂非线性系统，使得控制策略的设计和实现极具挑战性，先前的一些半主动 控制算法针对具体问题的特征，虽然都取得了一定的控制效果，但仍然存在局限性，较少从 整车的角度对悬架进行控制。因此，如果以磁流变半主动悬架为核心，考虑整车多个子系统 之间的相互影响，以整车的综合性能为目标进行协调控制，具有很高的研究价值。自2 0 世 纪8 0 年代中期至今，企业界和学术界从理论和应用方面对车辆动力学中多子系统之间的协 调控制问题进行了大量的研究。对协调控制的研究中，一般是对两个系统进行研究且设计一 个控制器，而考虑汽车底盘多个子系统之间的相互影响并进行协调控制的研究较少。 本文以磁流变半主动悬架为核心，分析汽车底盘中悬架、转向和制动系统运动之间的耦 合关系和相互影响，设计出半主动悬架和主动前轮转向的协调控制器，以及半主动悬架、制 动防抱死和直接横摆力矩控制的协调控制器。主要包括以下内容： ( 1 ) 首先回顾了汽车动力学的研究进展以及汽车底盘主动控制的研究现状。随后分析 了汽车底盘集成控制的研究现状及存在的问题，最后给出了本文的研究内容和创新点。 ( 2 ) 建立考虑相互影响的汽车悬架、转向和制动系统的数学模型以及轮胎模型。在 m a t l a b ，s i 砸肺中搭建了整车的模型，并对不同工况下的各种运动之间的相互影响和 制约关系进行了理论分析和仿真计算。 ( 3 ) 设计了一款剪切和流动混合工作模式的磁流变减振器，给出了磁流变减振器的数 学模型，对所设计的减振器进行了台架试验，并将其安装于改装车上。根据磁流变半主动悬 架本身具有不确定性、时滞性强等特点，设计了参数自调整p i d 控制器，进行了脉冲输入 和随即路面输入的整车仿真试验。以a r m 单片机l p c 2 2 9 2 为核心，完成了电荷放大器、车速 信号调理、恒流源驱动及系统故障诊断等电路的设计。引入了嵌入式实时操作系统i ic 0 s 一，并成功移植了控制算法。将磁流变半主动悬架应用于试验车上，进行了台架试验和 道路试验。 ( 4 ) 对基于7 自由度整车模型的半主动悬架设计了最优控制器，运用分离定理，得到 随机状态反馈调节器的最优控制率。为改善整车的操纵稳定性，对主动前轮转向系统设计了 可实时跟踪目标横摆角速度的滑模变结构控制器。为改善转向工况下车辆的行驶平顺性，在 两个子系统的基础上设计了一个上层协调控制器。协调控制器根据车辆传感器信息，实时地 调整转向和悬架子系统跟踪目标和控制参数，以使车辆获得最好的性能。仿真结果表明：所 设计的控制器能够较好的提高整车的行驶平顺性和操纵稳定性。 ( 5 ) 为改善车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性，对悬架、转向和制动系统分别 设计参数自调整p i d 、滑模变结构和变滑移率逻辑门限值控制器，采用状态识别模式的协调 控制方法，进行了多种行驶工况下的整车控制系统仿真。 ( 6 ) 基于a r m 7 平台，进行了制动防抱死系统和半主动悬架系统协调控制器的开发， 并进行了实车试验。 ( 7 ) 总结了全文的研究内容，对下一步的研究提出一些建议。 关键词：汽车底盘；磁流变液；半主动悬架；集成控制；相互影响；实车试验 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m ya n dt h eg r e a ti m p r o v e m e n to fp e o p l e s l i v i n gs t a n d a r d ，a u t o m o b i l eh a sc o m ei n t op e o p l e 。sl i f ea n dw o r k , a n db e c o m e 孤i n d i s p e n s a b l e m e a n so ft r a n s p o r t a t i o n m e a n w h i l e ，t h eh i g hr u n n i n gv e l o c i t ya n dr o a dt r a v e l i n gc o n s i s t e n c y m a k ep e o p l eh a v em o r ed e m a n d so nt h ec o m f o r t , h a n d l i n gs t a b i l i t ya n ds e c u r i t yo fa u t o m o b i l e m o r ea n dm o r ec o n t r o ls y s t e m sa r eu s e di na u t o m o b i l ew i t ht h ei m p r o v e m e n to fe l e c t r o na n d a u t o m a t i z a t i o nt e c h n i q u e a sab r i d g ec o n n e c t i n gb e t w e e nv e h i c l eb o d ya n dc h a s s i s ，e l e c t r o n i c c o n t r o ls u s p e n s i o nh a sb e c o m ea ni m p o r t a n tp a r ti na u t o m o b i l ec h a s s i sc o n t r o ls y s t e m s b e c a u s e o fi t sr a p i dr e s p o n s e ，w i d eb a n d w i d t h , l o wc o n s u m p t i o no fe n e r g ya n ds i m p l es t r u c t u r e ，t h e m a g n e t o r h e o l o g i c a l ( m r ) s e m i - a c t i v es u s p e n s i o nh a sa t t r a c t e dm u c hm o r ea t t e n t i o ni nt h e r e s e a r c hd o m a i no fe l e c t r o n i cc o n t r o ls u s p e n s i o n i nr e c e n ty e a r s ，d u et ot h ei n h e r e n th y s t e r e s i s a n dn o n l i n e a rn a t u r eo fm a g n e t o r h e o l o g i c a l ( m r ) f l u i dd a m p e r s ，m o s tr e s e a r c h e so nt h em r s e m i a c t i v es u s p e n s i o nw e r es t i l li nt h e o r ya n dl a b ，a n df e wc o n t r o ls y s t e mw a su s e di nt h ew h o l e v e h i c l e t h o u g hs o m es e m i - a c t i v ec o n t r o la l g o r i t h m sc a na c h i e v es o m ec o n t r o lp e r f o r m a n c e sf o r p a r t i c u l a rc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e r ea r es t i l ls o m el i m i t a t i o n st h a tt h ec o u p l i n ga n dh a r m o n yo ff u l lc a r s u s p e n s i o nm o d e l a r e s c a r c e l yc o n s i d e r e d t h e r e f o r e ，c o n s i d e r i n g t h ei n f l u e n c ea m o n g m u l t i s y s t e m so ft h ef u l lv e h i c l e ，i ti sv a l u a b l et or e s e a r c ht h ec o o r d i n a t e dc o n t r o la i mt ot h e g e n e r a lp e r f o r m a n c eo ft h ef u l lv e h i c l eb a s e do nm r s e m i a c t i v es u s p e n s i o n f r o mt h em i d d l eo f t h e19 8 0 s ，m o s tr e s e a r c h e sh a v eb e e nm a d eo nt h ec o o r d i n a t e dc o n t r o lo ft h ew h o l ev e h i c l e m u l t i - s y s t e m sb o t hi nt h et h e o r ya n dt h ea p p l i c a t i o ni nt h ee n t e r p r i s ea n da c a d e m i a h o w e v e r , m o s tr e s e a r c h e so ni n t e g r a t e dc o n t r o la r ea b o u tt w os y s t e m s ，a n dj u s th a v es i n g l ec o n t r o l l e r f e w r e s e a r c h e sc o n t a i nt h ei n f l u e n c eo ft h ev e h i c l ec h a s s i ss y s t e m sa n dc o o r d i n a t e dc o n t r 0 1 am i x e d m o d e lm ra n dt h ec o n t r o l l e ra r ed e s i g n e di nt h i sd i s s e r t a t i o n a f t e ri n s t a l l i n go nam i n ic a r , t h e r o a dt e s ti sc a r r i e do u tf o rt h es e m i - a c t i v es u s p e n s i o n b a s e do nt h em rs u s p e n s i o ns y s t e m , t h i s d i s s e r t a t i o na n a l y z e st h ec o u p l i n gr e l a t i o n sa n dm u t u a li n f l u e n c ea m o n gt h em o t i o nr e l a t i o n so f s u s p e n s i o n ，s t e e r i n ga n db r a k i n gs y s t e m ，a n dd e s i g n sa ni n t e g r a t e dc o n t r o l l e ro f a c t i v es u s p e n s i o n a n da c t i v es t e e r i n gs y s t e m i na d d i t i o n ，t h ec o o r d i n a t e dc o n t r o l l e ro fs e m i - a c t i v es u s p e n s i o n , a b s a n dd i r e c ty a wm o m e n tc o n t r o ls y s t e mi sd e s i g n e d t h er e s e a r c hc o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r e l i s t e da sf o l l o w ： ( 1 ) f i r s t l y , t h er e s e a r c hp r o g r e s so fv e h i c l ed y n a m i ca n dv e h i c l ec h a s s i sa c t i v ec o n t r o la r e i n t r o d u c e d s e c o n d l y , t h er e s e a r c ha c t u a l i t ya n dt h ep r o b l e m so fv e h i c l ec h a s s i si n t e g r a t e dc o n t r o l a r ea n a l y z e d f i n a l l y , t h ec o n t e n t sa n di n n o v a t i o np o i n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r ep u tf o r w a r d b r i e f l y ( 2 ) t h em a t h e m a t i c a lm o d e l so fs u s p e n s i o n ，s t e e r i n gs y s t e m ，b r a k i n gs y s t e ma n dt h et i r eo f t h ev e h i c l ec h a s s i sa r ee s t a b l i s h e d t h es i m u l a t i o ni nm a t l a b s i m u l i n ki sc a r r i e do u to n d i f f e r e n tc o n d i t i o n , a n dt h ei n t e r c o n n e c t i o n sa n dc o n f i n e m e n t sa m o n gt h et h r e es y s t e m sa r e a n a l y z e da n dc a l c u l a t e d ( 3 ) am a g n e t o r h e o l o g i c a lf l u i dd a m p e rb a s e do nm i x e dm o d ei sd e s i g n e d ，a n d a m a t h e m a t i c a lm o d e lo fm rf l u i dd a m p e ri sb u i l t t h ed a m p e ri si n s t a l l e do nar e f i t t e dc a f d e s i g n e da f t e rab e n c ht e s t ap i dc o n t r o l l e rw h o s ep a r a m e t e r sc a nb ea d j u s t e di sd e s i g n e d b a s e d o nc h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sh i g hu n c e r t a i n t ya n dt i m ed e l a yo fm a g n e t o r h e o l o g i c a ls e m i - a c t i v e s u s p e n s i o n ，t h ef u l lv e h i c l es i m u l a t i o nt e s to nd i f f e r e n tw o r kc o n d i t i o n si sc a r r i e do u t b a s e do n a r mm i c r o c o n t r o l l e ru n i tl p c 2 2 9 2 ，t h i sd i s s e r t a t i o nd e s i g n st h ec h a r g ea m p l i f i e rc i r c u i t , t h e c o n d i t i o nc i r c u i to fv e h i c l es p e e ds i g n a l ，t h ed r i v ec i r c u i to fc o n s t a n t - c u r r e n ts o u r c ea n dt h ef a u l t d i a g n o s i sc i r c u i to ft h es y s t e m r e a l - t i m ee m b e d d e do p e r a t i n gs y s t e m 心o s - i si n t r o d u c e d ， a n dc o n t r o la l g o r i t h m sa r es u c c e s s f u l l yp o r t e d b e n c ht e s ta n dm a dt e s ta r et a k e nf o rt h ev e h i c l e t e s tw i t ht h es e m i - a c t i v es u s p e n s i o n s ( 4 ) a f t e rs e t t i n gu ps e v e nd e g r e e so f 丹e e d o mo ft h ev e h i c l em o d e l ，t h eo p t i m a lc o n t r o l l e ri s d e s i g n e df o rs e m i a c t i v es u s p e n s i o ns y s t e m ，a n dt h eo p t i m a lc o n t r o lr a t eo ft h es t o c h a s t i cs t a t e f e e d b a c kr e g u l a t o ri so b t a i n e db yu s i n gt h es e p a r a t i o nt h e o r e m t h es l i d em o d ec o n t r o l l e r ( s m c ) w h i c hc a l lt r a c kt h et a r g e ty a wr a t ei sd e s i g n e d i no r d e rt oi m p r o v et h ev e h i c l er i d ec o m f o r to n s t e e r i n gc o n d i t i o n , a l lu p p e rc o o r d i n a t e dc o n t r o l l e ri sd e s i g n e d b a s e do nt h ev e h i c l es e n s o r s ，t h e u p p e rc o o r d i n a t e dc o n t r o l l e rr e a l - t i m e l ya d a p t sd i f f e r e n tt r a c k i n gt a r g e t sa n dc o n t r o lp a r a m e t e r so f t h es t e e r i n ga n ds u s p e n s i o ns y s t e m t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n t r o l l e rc a ni m p r o v e t h er i d ec o m f o r ta n dt h eh a n d l i n gs t a b i l i t yo f t h ev e h i c l es i g n i f i c a n t l y ( 5 ) i no r d e rt oi m p r o v et h ev e h i c l er i d ec o m f o r ta n dh a n d l i n gs t a b i l i t y , t h ep i d ，s l i d em o d e c o n t r o la n dl o g i ct h r e s h o l dc o n t r o l l e r sa r ed e s i g n e df o rs u s p e n s i o n , s t e e r i n ga n db r a k i n gs y s t e m s b a s e do ns t a t ei d e n t i f i c a t i o n , t h es i m u l a t i o no ft h ew h o l ev e h i c l ec o n t r o ls y s t e m si sc a r r i e do u to n d i f f e r e n tc o n d i t i o n s ( 6 ) t h ec o o r d i n a t e dc o n t r o l l e ro fa b sa n ds e m i - a c t i v es u s p e n s i o ns y s t e mi sd e s i g n e db a s e d o na r m 7 ，a n dt h e nt h ev e h i c l er o a dt e s ti sm a d e ( 7 t h es t u d yw o r ko ft h ew h o l ed i s s e r t a t i o ni sc o n c l u d e d ，a n dt h e nt h ea d v i c ei sg i v e nf o r t h en e x ts t e pw o r k k e y w o r d s ：v e h i c l ec h a s s i s ；m a g n e t o r h e o l o g i c a l ( m r ) f l u i d s ；s e m i - a c t i v es u s p e n s i o n ； i n t e g r a t e dc o n t r o l ；c o u p l i n gi n f l u e n c e ；v e h i c l et e s t 插图清单 图1 1 悬架的分类3 图2 - l 整车模型1 3 图2 2 转向运动图1 6 图2 3 联合工况下的轮胎受力分析图1 9 图2 - 4 魔术轮胎模型总框图2 0 图2 5 魔术轮胎模型侧向力子系统框图2 0 图2 - 6 魔术轮胎模型纵向力子系统框图2 0 图2 7 魔术轮胎模型回正力矩子系统框图2 l 图2 8 整车系统s i m u l i n k 框图2 l 图2 - 9 整车运动相互关系图2 2 图2 1 0 整车运动参数分析图2 3 图2 1 l 三角脉冲输入。2 4 图2 1 2 不同转角下车身垂直加速度响应2 4 图2 1 3 不同转角下车身的侧倾角加速度。2 5 图2 1 4 不同转角下车身的侧倾角。2 5 图2 - 1 5 不同转角下车身侧向加速度2 5 图2 1 6 初始车速一定时俯仰角加速度。2 5 图2 1 7 质心垂直加速度时域响应2 6 图2 1 8 制动时车轮的垂直载荷2 6 图2 1 9 转向时车轮垂直载荷2 7 图2 2 0 制动距离对比2 7 图2 - 2 1 横摆角速度对比图。2 7 图3 1 磁流变减振器的工作模式2 8 图3 2 磁流变减振器的工作原理2 9 图3 3 氮气补偿式单筒减振器3 1 图3 _ 4 导向活塞。3l 图3 5 自行设计的磁流变减振器的结构3 2 图3 - 6 磁流变减振器简化磁路模型3 2 图3 7 磁流变减振器台架试验现场3 3 图3 8 振幅1 0 m m ，频率0 5 h z 3 4 图3 - 9 振幅10 m m ，频率1h z ：。3 4 图3 1 0 振幅1 0 m m ，频率2 h z 3 5 图3 1 1 振幅2 0 m m ，频率0 5 h z 3 5 图3 1 2 振幅2 0 m m ，频率l h z 3 5 图3 1 3 振幅2 5 m m ，频率0 5 h z 3 6 图3 1 4 振幅2 5 m m ，频率l h z 3 6 图3 1 5 振幅3 0 m m ，频率0 5 h z 3 6 图3 1 6 整车侧倾运动图3 7 图3 1 7 整车俯仰运动图3 7 图3 - 1 8 磁流变式半主动悬架控制方法示意图。3 8 图3 19 悬架控制框图。3 9 图3 - 2 0 随机输入的车身垂直加速度。4 0 图3 2 1 脉冲输入下的车身垂直加速度。4 0 图3 2 2 脉冲输入时的车身俯仰角4 0 图3 2 3 脉冲输入时车身俯仰角加速度4 0 图4 1 转向器结构示意图4 3 图4 2 协调控制框图4 4 图4 3 悬架控制框图4 6 图4 - 4 转向控制框图4 7 图4 5 悬架垂直加速度仿真曲线4 8 图4 - 6 侧倾角加速度仿真曲线4 8 图4 7 侧倾角仿真曲线4 8 图4 8 俯仰角加速度仿真曲线4 8 图4 9 俯仰角仿真曲线4 9 图4 1 0 横摆角速度仿真曲线4 9 图5 1 控制系统示意图。5 l 图5 2 直接横摆力矩控制器示意图5 3 图5 3 单个车轮制动力所产生的力偶矩5 3 图5 4 车身横摆角速度5 7 图5 5 侧倾角加速度时域图5 7 图5 - 6 初始车速8 0 k m h 时的制动距离对比5 7 图5 7 俯仰角加速度5 7 图5 - 8 质心垂直加速度时域响应：5 8 图5 - 9 横摆角速度对比图5 8 图5 1 0 转向制动时制动距离对比5 8 图6 1 半主动悬架系统控制平台6 1 图6 2 悬架和制动系统协调控制试验6 l 图6 - 3 磁流变减振器6 2 图6 - 4 前悬架总成安装于改装车上6 2 图6 5 半主动悬架控制系统结构示意图6 3 图6 6 加速度信号调理电路6 4 图6 7 车速信号调理电路6 4 图6 8 恒流源的驱动电路6 5 图6 9 故障诊断码发送电路6 6 图6 1 0 故障诊断码存储电路。6 6 图6 1 l 磁流变半主动悬架控制系统电路原理图。6 7 图6 1 2 磁流变半主动悬架控制系统电路p c b 图6 8 图6 1 3 磁流变半主动悬架控制系统电路实物图6 8 图6 14 中断处理子程序流程图7 0 图6 1 5 主程序流程图7 0 图6 1 6 前悬架试验图7 l 图6 1 7 整车试验图7 l 图6 1 85 m m 2 h z 空载垂向加速度时域图7 3 图6 1 95 m m 2 h z 满载垂向加速度时域图7 3 图6 2 0l o m m 2 h z 空载垂向加速度时域图。7 3 图6 21 lo m m 2 h z 满载垂向加速度时域图7 3 图6 2 2 随机激励空载垂向加速度时域图7 3 图6 2 3 随机激励满载垂向加速度时域图7 3 图6 2 4 陀螺仪7 4 图6 2 5 道路试验图7 5 图6 2 6 试验仪器7 5 图6 2 7 车速4 0 k m h 空载过凸块时域图7 5 图6 2 8 车速6 0 k m h 空载过凸块时域图7 5 图6 2 9 车速8 0 k m h 空载随机路面时域图7 5 图6 3 0 车速8 0 k m h 满载随机路面时域图7 5 图6 31 制动与悬架系统协调控制示意图。7 8 图6 3 2c a n 通讯初始化7 9 图6 3 3c a n 通讯数据发送7 9 图6 3 4c a n 通讯的数据接收8 0 图6 3 5c a n 通讯的中断处理8 0 图6 3 6 实车试验各控制器8 2 图6 3 7 制动踏板传感器8 2 图6 3 8 采集用笔记本电脑8 3 图6 3 9 车速传感器。8 3 图6 - 4 04 0 k m h 不同控制工况下的制动距离对比8 4 图6 - 4 16 0 k m h 不同控制工况下的制动距离对比8 5 图6 - 4 28 0 k m h 不同控制工况下的制动距离对比8 5 图6 - 4 34 0 k m h 时不同控制工况下的俯仰角加速度8 6 图6 - 4 46 0 k m h 时不同控制工况下的俯仰角加速度8 6 图6 - 4 58 0 k m h 时不同控制工况下的俯仰角加速度8 7 图6 - 4 64 0 k m h 时不同控制工况下的俯仰角8 7 图6 - 4 76 0 k m h 时不同控制工况下的俯仰角8 7 图6 - 4 88 0 k m h 时不同控制工况下的俯仰角8 7 表格清单 表3 1 仿真结果均方根值对比4 0 表4 1 单独控制和协调控制下各参数均方根值对比4 9 表5 - 1 制动工况下p 1 d 参数调节规则表5 4 表5 - 2 转向工况下p i d 参数调节规则5 5 表5 - 3 仿真结果比较5 9 表6 1 空载下各点加速度均方根值结果7 3 表6 - 2 满载下各点加速度均方根值结果。7 4 表6 3 空载过凸块时各点加速度均方根值7 6 表6 - 4 满载过凸块时各点加速度均方根值结果7 6 表6 5 空载随机路面时各点加速度均方根值7 6 表6 - 6 满载随机路面时各点加速度均方根值7 6 表6 74 0 k m h 不同控制工况下制动距离和时间对比8 3 表6 86 0 k m h 不同控制工况下制动距离和时间对比8 3 表6 - 98 0 k m h 不同控制工况下制动距离和时间对比8 4 表6 1 04 0 k m h 不同控制工况下俯仰角和俯仰角加速度最大值对比8 8 表6 - 1 16 0 k m h 不同控制工况下俯仰角和俯仰角加速度最大值对比8 8 表6 - 1 28 0 k m h 不同控制工况下俯仰角和俯仰角加速度最大值对比8 8 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得 金蟹王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：青b 葛孥 签字日期：加习年，月谚日签字日期：加叼年，月彬日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金胆王 些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：可虬 签字日期：如曰年1 1 月2 舌日 学位论文作者毕业去向； 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 呷享硪 签字日期：p 吁年1 1 月z g 且 电话： 邮编： 致谢 斗转星移，时光飞逝。五年的研究生涯尤如白驹过隙般从指尖划过，为我的人生旅程留下 了刻骨铭心的记忆。回首前尘往事，我的成长历程伴随着太多人的关心和帮助，谨此致以深深 的谢意。 首先要感谢导师陈无畏教授。本课题及学位论文是在陈老师的亲切关怀和悉心指导下完 成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。 从课题的选择到论文的最终完成，陈老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。五年多来， 陈教授不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此 谨向陈老师致以诚挚的感谢和崇高的敬意。 感谢课题组的王其东教授、方敏教授在我课题的选题和控制策略的实施中提供的帮助和 支持。感谢课题组王启瑞老师、陈杰平老师、姜武华老师、刘俊老师、焦俊老师、宋宇老师 在课题完成过程中所提供的宝贵意见。感谢胡延平老师在学习和生活中对我的帮助。 感谢实验室的师兄弟姐妹初长宝、李进、王植彬、苏平、张荣成、王霞、赵林峰、刘 翔宇、姜迎春、周慧会、秦明辉、章贵华、骆涛、李芳龙、黄明、夏光、夏云峰、汪明磊、 朱茂飞、王景荣、杨军、秦炜华、梅雪晴等对我的帮助。 感谢宁波杉工集团和哈尔滨工业大学关新春教授在磁流变减振器的结构设计加工中所 提供的技术支持。 在我成长和求学的道路上，父母、哥哥和姐姐给予我最多最最无私的爱，他们为我的付 出难以言表。几十年来，作为普通农民的父母从不顾自己的辛劳与病痛，在已逾花甲之年仍 然一如既往地冒着高温酷暑耕种在田间地头，坚决支持我完成学业，从来没有要求过我回报。 在这里，我要向含辛茹苦的父母和一直默默支持我的哥哥姐姐表示由衷的感谢和最崇高的敬 意! 最后，感谢我相濡以沫的女友盛巧燕，几年来我一直都在忙，不管工作日还是周末，都 没有时间陪你，而你却从不计较个人得失，用青春和奉献鼓励和支持我度过人生中最艰苦的 五年。这些年让你受了很大的委屈，以后将会加倍补偿! 作者：祝辉 2 0 0 9 年7 月1 6 日 第一章概述 第一章概述 现代汽车的设计必须适应行驶平顺性、操纵稳定性和安全性等方面的要求。由于路面不 平度的随机性，汽车行驶时的高速性和工作过程的复杂性，如何获得汽车行驶时的最优性能 一直是汽车设计中的重要难点。目前，电子技术已广泛应用于汽车控制中j 给汽车发展带来 了划时代的变化，汽车的动力性、操纵稳定性、安全性、燃油经济性和对环境的友好性都得 到了大幅度提高。近年来，汽车电子控制技术已由过去的单独控制发展到目前的多变量多 目标综合协调控制，从改进各子系统的基本性能( 如制动、悬架、转向等) 到目前高效率及 高精确性的多系统集成控制( 如将转向、制动及悬架集成为一整体系统，利用其综合作用使 汽车获得更为优异的性能) 。本章在分别介绍底盘各系统主动控制的基础上，引出本文的主要 内容。 1 1 汽车底盘系统动力学的研究进展 汽车底盘接受发动机的动力，使汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的意图正常行驶。 汽车底盘由传动系、行驶系、转向