汽车主动悬架控制方法研究

主动悬架pid控制策略研究

汽车悬架的半主动控制系统MATLAB/SIMULNK仿真 S0705234 沙小伟 摘要:分析当前轿车的悬架系统，对之进行简化。首先建立其1/4模型，利用仿真软件MATLAB里面的附件Simulink对悬架的简化模型进行仿真，考察其加速度，输出位移等特性。在此基础上进一步建立悬架系统的1/2模型，继续考察车身的加速度，输出位移，转角等系列特性。Simulink软件在整个的仿真过程中显示出强大的能力。 关键词：汽车悬架，半主动控制，仿真 Abstract: Analyze the suspension system of modern car, and then simplify it. First the model was analyzed with 2 degrees of freedom by the software simulink. Based on this, and then building 12 degrees of the suspension system. Inspect the acceleration and rotation angle and some other characters. In the whole process, the software simulink displayed powerful capacity. Keywords: car suspension,semi – active control, simulation 引言 汽车悬架系统简介。悬架系统是车辆的一个重要组成部分。车辆悬架性能是影响车辆行驶平顺性、操作稳定性和行驶速度的重要因素。传统的被动悬架一般由具有固定参数的弹性元件和阻尼元件组成，被设计为适应某一种路面，限制了车辆性能的进一步提高。20世纪70年代以来工业发达国家就已经开始研究基于振动主动控制的主动、半主动悬架系统。 近年来随着电子技术、测试技术、机械动力等学科的快速发展，使车辆悬架系统由传统被动隔振发展到振动主动控制。特别是信息科学中对最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络等的研究，不仅使悬架系统振动控制技术在现代控制理论指导下更加趋于完善，同时已经开始应用于车辆悬架系统的振动控制[1]，使悬架系统振动控制技术得以快速发展。随着车辆结构和功能的不断改进和完善，研究车辆振动，设计新型悬架系统，将悬架的振动控制到最低水平是提高现代车辆质量的重要措施。 当代轿车的悬架系统。当代轿车悬架系统最常见的形式有：摇臂滑柱式(麦弗逊)、双A臂与多连杆式悬架系统。摇臂滑柱式悬架具有结构简单、成本低廉等优点。常见的欧洲车采用的较多。它存在的问题是：在持续颠簸的路面行驶，驾驶员容易疲劳，即车辆的操作稳定性不好，舒适性欠佳。但是由于其结构简单、易维修保养及成本低，因此在一些中低价位车上广泛地用着。 一些新型轿车上常见的多连杆式悬架系统，具有极佳的舒适性。多连杆式悬架系统的最大的优点是：其可平衡的达到其它悬架系统所达不到的性能要求，它是目前最先进的悬架系统。以日产兼具舒适性和操作稳定性智能型“QT悬架系统”为例，它具有极佳的操作稳定性转弯及直线行驶稳定性，能有效的克服路面的颠簸状况及改善制动时汽车的点头现象，可有效地降低车辆行驶的噪音[2]，使车内更加宁静，全面提高的汽车的舒适性，且具备结构简单，体积更小，噪音更小的优点。此种悬架极有可能成为未来悬架系统的主流。 双A臂悬架系统是一种兼具舒适性条件和操作稳定性的组合方案。但其成本高昂，生产工艺难度大，且要求具有极高的定位精度,因此只有在赛车和高价位车上才应用。双A臂悬架再加上防倾平衡杆，能很好的适应急转弯的操作。丰田LUXUS IS 200就装用了此类悬架，再加上低高宽比轮胎、创立了驾车者十分信赖的行车稳定性。

基于LQR控制的主动悬架优化设计

基于LQR控制的主动悬架优化设计 摘要：根据汽车行驶性能的要求，本文以1/4 车辆模型为例，建立汽车的动力学模型，利用线性二次最优控制理论对主动悬架的LQG 控制器进行设计，并运用MATLAB/simulink对汽车动力学模型进行仿真。结果表明: 具有LQG 控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性的改善有良好效果。 关键词：主动悬架；被动悬架；LQG控制器引言 悬架系统是汽车的重要部件, 对于汽车的平顺性、操稳性和安全性都 有着重要的影响, 而主动悬架是悬架发展的必然方向。控制器的设计对 于主动悬架性能的发挥起着重要的作用, 本文中以1/4 汽车主动悬架为 研究对象, 建立汽车动力学模型和设计LQG控制器算法, 应用 Matlab/Simulink 进行汽车系统的控制仿真。 1 基于线性二自由度汽车模型的建立 1.1 被动悬架系统的建立 车辆悬架系统是一个多输入多数徐彤，为了研究的方便性以及更好地 与车辆行驶的情况相吻合，文本一1/4 车辆模型为研究对象，车辆模型如 图1 所示。 图1 ：被动悬架车辆1/4 模型 根据图1 所示，建立一个被动悬架车辆1/4 模型，首先建立运动微分方程： m b x b K s(x b x w ) C s(x b x w ) m w x w K t (x w x g) K s(x b x w) C s(x b x w)

整理得： x b C s xb ss s x w s x b s s x m b m b m b C s K s K s K t x b s x b s x b s t x b m w m w m w 1) 式中： C s 为悬架阻尼， K s 为悬架刚度。 选取状态变量和输入向量为： U x g 则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式，即： X AX BU C s C s K s K s m b m b m b m b K t C s C s K s K s K s A B m w m w m w m w m w 1 0 0 0 1 x w x g x b x w ]T 将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式， 即： Y CX DU 其中： Cs Cs Ks Ks 0 m b m b m b m b D1 C0 0 0 1 1 1 1.2 被动悬架系统的 建立 m b C s 其中， A 为状态矩阵， B 为输入矩阵，其值如 下： 将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即：

主动悬架安全控制技术

主动悬架安全控制技术 【引言】主动控制悬架可使汽车乘坐舒适性和操纵安全性同时得到改善。介绍了国内外汽车主动悬架系统的现状及发展,重点介绍了几种常见的控制方法。 简介：悬架系统的主要作用是有效地减缓路面不平而引起的车体振动(乘坐舒适性)以及操纵安全性。随着汽车性能的不断完善与发展,对悬架也提出了更高的要求。为了满足现代汽车对悬架提出的各种性能要求,悬架的结构形式一直在不断地更新和完善,尽管这样,传统的被动悬架依然受到许多限制,主要是难于同时改善在不平路面上高速行驶车辆的稳定性和行驶平顺性,即使采用优化设计也只能保证悬架在特定的激励发生变化后,悬架的性能亦随之发生变化。事实上,被动悬架的潜力在目前已接近极限,为了克服传统的被动悬架对汽车性能改善的限制,近年来,汽车工业中出现的主动悬架成为了一条改善汽车悬架性能的新途径。主动悬架控制系统是一个闭环控制系统，它能根据系统的运动状态和当前的激励情况，主动做出反应来控制系统的振动，在控制过程中，可以根据外界输入。与系统状态的变化实时调节控制系统参数，以获得最好的减振效果。主动悬架通常可分为：有源主动悬架和无源主动悬架两大类。有源主动悬架一般又简称为主动悬架， 主动悬架一般由执行机构和控制决策部分构成。其基本原理是根据被控系统的动态特性，采用由外部输入能量的控制方法使被控系统实现减振。主动悬架系统的执行部分一般包括液压执行机构、动力源等，执行机构上装有控制器，它执行决策部分的命令。一般用力发生器完全地或部分地代替被动悬架中的弹簧和阻尼器。力的大小由控制规律决定。决策部分为一车载微机系统，包含各种传装置、测量仪器和信号反馈处理等系统。微机接收来自传感器的信号，经预定控制程序处理后，由控制器发出命令，决定执行机构所需的动作，从而形成闭环控制。 主动悬架具有如下显著优点： （１）在悬架静扰度较小的前提下，能获得较低的固有频率和动扰度。 （２）悬架的动力学特性，不随汽车的载荷变化而改变。

汽车主动悬架研究分析

目录 一 : 主动悬架简介 二：电子技术控制 三：主动控制技术——三类典型的液力主动控制系统。 1）A类由 Lotus(莲花 )公司开发 2）B类由 AP公司发展的气液悬架 3）C类液力主动控制系统由 Nissan公司开发四：主动悬架的最优控制方法 五：智能控制系统 六：作动器－蓄能式减震器 七：主动式液压悬架 八：主动式空气悬架 九：电机蓄能式主动悬架 十：双重控制空气悬架系统－奔驰公司研发

一：主动悬架 汽车的主动悬架系统是在普通悬架系统中附加一个可以控制阻尼作用力的装置，由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统四部分组成。主动悬架能够根据汽车的运动状态和路面状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使悬架系统处于最佳减振状态，使车辆在各种路面状况下都会有良好的舒适性。主动悬架的关键部位是其执行机构，也就是可以调节的悬架阻尼系统。 主动悬架有作为直接力发生器的动作器，可以根据输入与输出进行最优的反馈控制，使悬架有最好的减震特性，以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。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。 针对悬架系统的非线性特点，研究适宜的悬架系统电控技术是汽车悬架系统振动性能改进的方向。悬架位于车身与轮胎之间，对车辆的运动性能、乘坐舒适性有重大的影响。按照路面行驶工况最优控制，悬架性能以确保车辆行驶性能与乘坐舒适性，电子控制悬架将进一步向高性能方向发展。作为实现这种对悬架的优化控制的方式之一，是利用“预知传感器”进行预知控制的“预知控制悬架” 二：电子控制技术 电子技术控制汽车悬架系统主要由（车高、转向角、加速度、路况预测）传感器、电子控制ECU、悬架控制的执行器等组成。系统的控制功能通常有以下三个： 1）车高调整：当汽车在起伏不平的路面行驶时，可以使车身抬高，以便于通过；在良好路面高速行驶时，可以降低车身，以减少空气助

基于LQR控制的主动悬架优化设计

基于LQR 控制的主动悬架优化设计 摘要：根据汽车行驶性能的要求，本文以1/4车辆模型为例，建立汽车的动力 学模型，利用线性二次最优控制理论对主动悬架的LQG 控制器进行设计，并运用MATLAB/simulink 对汽车动力学模型进行仿真。结果表明: 具有 LQG 控制器的主动悬架对车辆行驶 平稳性和乘坐舒适性的改善有良好效果。 关键词：主动悬架；被动悬架；LQG 控制器 引言 悬架系统是汽车的重要部件, 对于汽车的平顺性、操稳性和 安全性都有着重要的影响, 而主动悬架是悬架发展的必然方向。控制器的设计对于主动悬架性能的发挥起着重要的作用, 本文中以1/4汽车主动悬架为研究对象,建立汽车动力学模型和设计LQG 控制器算法,应用Matlab/Simulink 进行汽车系统的控制仿真。 1 基于线性二自由度汽车模型的建立 1.1 被动悬架系统的建立 车辆悬架系统是一个多输入多数徐彤，为了研究的方便性以及更好地与车辆行驶的情况相吻合，文本一1/4车辆模型为研究对象，车辆模型如图1所示。 图1：被动悬架车辆1/4模型 根据图1所示，建立一个被动悬架车辆1/4模型，首先建立运动微分方程： ()()()()()b b s b w s b w w w t w g s b w s b w m x K x x C x x m x K x x K x x C x x =----???=--+-+-??

整理得： ??? ? ?? ?+--+-+-+-=-+-+-+-=g w t b w t s b w s b w s b w s w b b s b b s w b s b s b x m K x m K K x m K x m C x m C x x m K x m K x m C xb m C x （1） 式中：s C 为悬架阻尼，s K 为悬架刚度。 选取状态变量和输入向量为： []w b w b x x x x X = g x U = 则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式，即： BU AX X += 其中，A 为状态矩阵，B 为输入矩阵，其值如下： ?????? ?? ? ?????????---- -= 00 1 001w s s w s w s w s b s b s b s b s m K K m K m C m C m K m K m C m C A ???? ?? ????????=000w t m K B 将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即： T w b g w b x x x x x Y ][--= 将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式，即： DU CX Y += 其中： ??? ?? ? ? ???????---=11001000b b b b m Ks m Ks m Cs m Cs C ???? ? ?????-=010D 1.2 被动悬架系统的建立 如图2所示，

汽车悬架新技术

汽车悬架新型技术 悬架是汽车的车架与车桥或者车轮之间的一切传力，连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且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（振动技术)，以保证汽车能平顺行驶。在这个过程中，车辆振动的机械能被转变为热量散发到大气中，这是对能量的一种浪费。馈能式悬架是在缓冲振动冲击力，衰减振动的同时，回收一部分振动能量的新型悬架结构。 全球能源日趋紧缺，发展节能技术已成为汽车工业的重要趋势之一。车辆上普遍存在着能量的浪费现象（如制动时将动能转变为热能浪费掉，悬架阻尼器以摩擦的形式衰减车身振动等），如果能够将这些能量加以回收利用，则可以降低汽车能耗，从而实现节约能源的目的。本课题所研究的馈能式悬架正是基于这样一种思想，将原本被阻尼器所耗散的能量回收，以求在制动能量回收之外开辟一条新的汽车节能途径。 对于混合动力汽车来说回收这部分能量很有意义。因为其总功率消耗相对较低，而且对于效率的要求很严格，所以需要一种能够回收振动能量的悬架系统。混合动力汽车可以直接利用悬架所回收的能量，这样可以减轻电池的质量，降低燃油消耗量。 目前，大部分车辆采用的是被动悬架系统，被动悬架系统不能根据外部信号的变化而改变自身性能，为了能够在各种不同的行驶工况下工作，对被动悬架的刚度和阻尼参数的选取只能采用折衷的办法。由于不能主动适应车辆行驶工况和外界激励的变化，被动悬架系统较大地制约了车辆性能的进一步提高。馈能式悬架的阻尼系数可以根据实际需要实时控制，而且，馈能元件还可以当作作动器使用，这样就可以实现悬架系统的主动控制。 近年来随着电子技术的迅速发展，车辆的电气化程度越来越高。馈能式悬架技术的发展不但能为底盘一体化提供许多新思路，同时该技术还能为未来车辆悬架系统电动化提供必要的设计依据。 因此，开发这样一套既能够节约能源，又可以相对提高车辆性能的悬架系统，成为一个具有实际意义的研究方向。 上个世纪九十年代，国外许多学者就开始了对馈能式悬架的研究。馈能式悬架的结构形式有很多，比如在传统液力主动悬架上进行改造，将簧载质量与非簧载质量的相对直线运动转变成电动机转子的转动，采用混合悬架结构（HybridSuspensionSystem）以及可变线性传动系统（VariableLinearTransmission）等。但是到目前为止，该技术的研究状况还不足以满足商业应用的要求。根据现有的相关研究文献，只有少数研究机构在具体试验上取得了实质性成果。 2.1馈能悬架的可行性分析。 许多学者都曾经分析过馈能悬架的可行性，一些人将注意力集中在节约悬架主动控制

悬架技术现状及发展趋势

悬架技术现状及发展趋势 李辰20071099 车辆工程1班03110701 悬架系统是汽车的重要组成部分之一。汽车悬架系统是指连接车身和车轮之间全部零部件的总称，主要由弹簧、减振器和导向机构三大部分组成，其作用是传递车轮和车架之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的平顺行驶。当汽车行驶在不同路面上而使车轮受到随机振动时，由于悬架装置实现了车体和车轮之间的弹性支承，有效地抑制、降低了车体与车轮的动载和振动，从而保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，达到提高平均行驶速度的目的。 舒适性是轿车重要的性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架作为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，轿车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。 现代轿车的悬架都有减振器。当轿车在不平坦的道路上行驶，车身会发生振动，减振器能迅速衰减车身的振动，利用本身的油液流动的阻力来消耗振动的能量。人们为了更好地实现轿车的行驶平稳性和安全性，将阻尼系数不固定在某一数值上，而是能随轿车运行的状态而变化，使悬架性能总是处在最优的状态附近。因此，有些轿车的减振器是可调式的，将阻尼分成两级或三级，根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级。 在现代轿车悬架上，麦弗逊式及烛式悬架都将螺旋弹簧和减振器组合在一起，这是因为乘坐的舒适性有赖于对冲击的缓冲和对冲击产生的振动的消减两个方面，缺一不可。只有缓冲没有消振只能暂时缓和冲击力的影响而不能最终使它消失；只有对振动的消减而没有缓冲则不能有效地避免冲击所造成的破坏。螺旋弹簧是缓冲元件，它具有不需润滑，不怕污垢，重量小且占空间位置少的优点。当路面对车轮的冲击力传到螺旋弹簧时，螺旋弹簧产生变形，吸收车轮的动能，转换为螺旋弹簧的位能(势能)，从而缓和了地面的冲击对车身的影响。 但是，螺旋弹簧本身不消耗能量，储存了位能的弹簧将恢复原来的形状，把位能重新变为动能。如果单独使用弹簧而没有消振元件，汽车就会像杂技演员跳“蹦蹦床”一样，受到一次冲击后连续不断地上下运动。因此，螺旋弹簧与减振器组合使用是一种力学上的巧妙组合，充分利用二者的特点，能够即时缓冲地面的冲击，并在螺旋弹簧几个来回过程中拖动减振器活塞，驱动油液把大部分振动能量吸收掉，使得汽车迅速平稳下来。 为了提高轿车的舒适性，现代轿车悬架的垂直刚度值设计得较低，用通俗话来讲就是很“软”，这样虽然乘坐舒适了，但轿车在转弯时，由于离心力的作用会产生较大的车身倾斜角，直接影响到操纵的稳定性。为了改善这一状态，许多轿车的前后悬架增添横向稳定杆，当车身倾斜时，两侧悬架变形不等，横向稳定杆就会起到类似杠杆作用，使左右两边的弹簧变形接近一致，以减少车身的倾斜和振动，提高轿车行驶的稳定性。

车辆主动悬架最优控制

车辆主动悬架的控制研究 悬架就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,汽车上普遍采用的就是弹性元件与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。实践与研究结果都表明,常规悬架受到许多限制,即使采用优化方法来设计也只就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,在汽车中采用与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就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与 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 汽车悬架可认为就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就是二次函数积分型的调节器问题,外界干扰就是高斯白噪声,综合性能指标为: dt t 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,问题仍就是寻找最优控制)(t u ,使目标函数J 取极小。线性调节器的主要问题之一就是如何选择Q 、R 阵以获得比较满意的控制过程动态响应,计算机仿真可以解决这个问题。 在悬架设计中,为提高汽车的操纵稳定性与行驶平顺性,应使簧载质量垂直加速度、悬架

主动悬架LQG最优控制设计

主动悬架LQG最优控制设计 吕福麟 113085234379 摘要：根据汽车行驶性能的要求，建立二自由度的1/4汽车动力学模型，利用最优控制理论对主动悬架的LQG（Linear Quadratic Gaussian）控制器进行设计，运用MATLAB/simulink对模型仿真，对比主动悬架与被动悬架在控制效果上的差别。仿真结果表明，具有LQG控制器的主动悬架可以明显的提高汽车行驶的操稳性能。 关键词：主动悬架；LQG控制器；MATLAB/simulink；仿真结果ABSTRACT：According to the requirement of the vehicle driving performance,a 2-degree-of-freedoms 1/4 car dynamic model was build.LQG(Linear Quadratic Gaussian) controller for active suspension was designed with the optimal control law,MATLAB/simulink was used to simulation the model,compared the difference of control performance with active suspension and passive suspension.The result of simulation show that it could improve the car driving handling and stability with LQG controller. Key Words:active suspension,LQG controller,MATLAB/simulink,simulation result 1前言 传统的悬架主要由弹性元件、减震器和导向装置组成，他们的阻尼和刚度已经确定就不便于调节，而且只能在特定的路面激励和特定的车速下才能达到最优控制，灵活性较差。不能满足人们对驾驶舒适性和操纵稳定性的要求。为了解决这个问题，主动悬架控制渐渐得到发展，他与被动悬架的主要区别在于可以根据不同路面激励和行驶状况，自行调节车辆的动态，从而满足人们对行驶的要求。本问就是在此基础之上研究主动悬架的最优控制。 2 2自由度1/4车辆模型的建立

汽车主动悬架控制系统的发展研究

目录 1 引言 (1) 2 汽车悬架系统的类型和应用 (1) 2.1 被动悬架 (1) 2.2 主动悬架 (2) 2.3 半主动悬架 (2) 3 主动悬架控制系统国内外研究现状 (2) 4 汽车悬架的控制策略 (3) 4.1 天棚阻尼与开关阻尼控制 (3) 4.2 随机线性二次最优控制 (3) 4.3 模糊控制 (4) 4.4 神经网络控制 (4) 4.5 预测控制 (4) 4.6 滑模变结构控制 (5) 4.7 复合控制 (5) 5 控制方法的展望 (5) 5.1 注重控制策略的综合运用 (5) 5.2 注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究 (5) 5.3 注重悬架系统模型的降阶研究 (6) 6 结论 (6) 参考文献： (6)

汽车主动（半主动）悬架控制系统的 研究发展 1引言 汽车主动悬架目前是国内外研究的热点问题，研究的关键技术主要在控制策略的选择上及执行器的研发方面。国外由于成本问题，一些油气主动悬架也仅限用在一些高级轿车上，国内在此方面还处在研发及试验阶段，离主动悬架系统普遍使用在轿车上的时代还较远。 2汽车悬架系统的类型和应用 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; 即乘坐舒适性和操纵稳定性，但这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。 为服这个缺陷，国外在五十年代提出了“主动悬架”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。 2.1被动悬架 被动悬架, 由弹性元件和不可变参数的减振器组成, 只能在特定工况下达到最优, 缺少对变载荷、变车速、不可预测路况的适应性。被动悬架是传统的机械结构，由弹簧、减震器和导向机构组成。被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调，只能在特定的工况下达到最优减振效果，存在明显的共振峰，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，缺乏灵活性。但被动悬架因结构简单、设计容易和制造方便，且无须额外的能量输入，目前在中低档轿车上应用最为广泛[1]。为了进一步改善被动悬架的减振效果,满足现代汽车对悬架提出的更高的性能要求，在桑塔纳、夏利和赛欧等轿车上加强了通过优化寻找最优悬架参数和对悬架导向机构的研究，采用了带有横向稳定杆的多连杆机构悬架系统，在一定程度上改善了被动悬架减振效果。

汽车半主动悬架系统的研究现状与发展

汽车半主动悬架系统的研究现状与发展 [摘要] 文阐述了半主动悬架的产生及发展,着重论述半主动悬架的控制方法,探讨该技术存在的问题今后研究的方向。 [关键词]半主动悬架主动悬架控制发展 前言 现代汽车正朝者多目标综合控制和智能化控制的方向发展。悬架系统智能化解决了传统被动悬架存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题,代表了悬架系统发展的方向。国外在60年代提出了主动悬架,主动悬架采用有源可控元件组成闭环系统,能获得一个优质的隔振系统,使悬架始终处于最佳减振状态。但要由外部提供较大的控制能量、结构复杂、造价昂贵使其广泛应用受到很大限制。半主动悬架是1974年由美国加州大学戴维斯分校机械工程系D.E.Karnopp教授等提出的一种半主动隔振方案在车辆上的实现。采用无源但可控的阻尼器在工作中消耗能量小,控制易于实现,造价低,并且性能接近主动悬架,因而得到广泛重视。 1、半主动悬架的控制 从控制形式上看,有连续变化阻尼(阻尼力无级可调)的半主动悬架系统和开关式(阻尼力有级可调)半主动悬架系统,前者又称为主动阻尼控制系统,后者又称为半主动阻尼控制系统。连续变化阻尼的半主动悬架在控制作用下,其阻尼力可以在最小值与最大值之间连续调节。研究表明:只要合适选择控制逻辑,半主动悬架就几乎可以达到像主动悬架一样的阻尼调节范围(如图1-1)。但其控制方法和控制系统较为复杂。开关式半主动悬架系统的减振器采用较为简单的方式,控制方法大为简化,同时也降低了控制系统的复杂性。通常半主动阻尼控制是根据不同的路面条件和不同的行驶要求,实现阻尼的软、硬两种工况或软、中、硬三种工况有级转换。开关式悬架系统的性能低于连续变化阻尼的方式。 (a) 被动悬架; (b) 有级半主动悬架; (c) 无级半主动悬架; (d) 主动悬架 由于悬架系统是很复杂的非线性系统,因此,基于模型的线性反馈控制是不适用的。目前,基于现代控制理论的发展,半主动悬架控制系统的研究主要有以下几个方面。 (1)天棚阻尼控制方法。天棚阻尼控制方法由于其控制算法简单,得到了广泛的应用。但天棚阻尼控制只解决了悬架系统的舒适性而没有很好解决操纵稳定性问题。因此,目前研究的重点是改进型的理想天棚阻尼控制方法,即设想系统中车体与某“固定天棚”之间存在一个虚拟惯性阻尼器,如图1-2所示。其控制原理是,根据簧载质量的速度响应等反馈信号,按照一定的控制规律调节可调阻尼器的阻尼系数。这种控制方式是目前研究较多且有效的。

车辆主动悬架最优控制

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： (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， 根据微分方程组（1），建立如下所示的状态方程和输出方程 （2） 式中： ；；；； 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： (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，使目标函数J取极小。线性调节器的主要问题之一是如何选择Q、R阵以获得比较满意的控制过程动态响应，计算机仿真可以解决这个问题。 在悬架设计中，为提高汽车的操纵稳定性和行驶平顺性，应使簧载质量垂直加速度、悬架动扰度及轮胎动变形较小。此外，从实现控制的角度来看，应使所需的控制能量较小。因此式(3)可写为 (4) 或写为 (5) 其中 这里，q——轮胎动变形加权系数1 q——悬架动扰度加权系数2式中第一、二项为误差指标，表示在～∞整个时间内系统实际状态与平衡之间的误差总和。这一积分越小，说明控制误差越小，性能越好。积分式中第三项为能量指标，表示在～∞整个时间内支付能量的总和。系统状态转移是考控制u(t)来进行的，为要使系统误差很小，则需要支付很大的能量代价。最优反馈 增益系数矩阵式可写成 (6) 式中，增益值k~k有明确的物理意义。k可等效于一放置于簧载和非簧载质量间的弹簧，114改变 k则影响簧载质量的固有频率；k作用于簧载质量的绝对速度上，影响其悬挂阻尼；k312大小涉及轮胎变形，对车轮的垂直弹跳频率产生影响；k作用于非簧载质量的速度上，影响4其非悬挂阻尼。 主动悬架系统的能控性，能观测性二、．

车辆主动悬架最优控制讲课稿

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： ????????????? ?--=00 01000 000010101 m 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： dt t 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。线性调节器的主要问题之一是如何选择Q 、R 阵以获得比较满意的控制过程动态响应，计算机仿真可以解决这个问题。 在悬架设计中，为提高汽车的操纵稳定性和行驶平顺性，应使簧载质量垂直加速度、悬架动扰度及轮胎动变形较小。此外，从实现控制的角度来看，应使所需的控制能量较小。因此式(3)可写为 ?∞ +-+-=022*******])()([dt Ru x x q x x q J (4) 或写为 ?∞ +=0 2][dt Ru QX X J T (5) 其中 ?????? ??? ???=00 000000000001 2 q q Q 这里，q 1——轮胎动变形加权系数

汽车主动悬架控制系统的发展研究

目录 1引言1 2汽车悬架系统的类型和应用1 2.1被动悬架1 2.2主动悬架2 2.3半主动悬架2 3主动悬架控制系统国内外研究现状2 4汽车悬架的控制策略3 4.1天棚阻尼与开关阻尼控制3 4.2随机线性二次最优控制3 4.3模糊控制4 4.4神经网络控制4 4.5预测控制4 4.6滑模变结构控制5 4.7复合控制5 5控制方法的展望5 5.1注重控制策略的综合运用5 5.2注重汽车其他系统与主动悬架系统的联合控制研究5 5.3注重悬架系统模型的降阶研究6 6结论6 参考文献：6

汽车主动（半主动）悬架控制系统的 研究发展 1引言 汽车主动悬架目前是国内外研究的热点问题，研究的关键技术主要在控制策略的选择上及执行器的研发方面。国外由于成本问题，一些油气主动悬架也仅限用在一些高级轿车上，国内在此方面还处在研发及试验阶段，离主动悬架系统普遍使用在轿车上的时代还较远。 2汽车悬架系统的类型和应用 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; 即乘坐舒适性和操纵稳定性，但这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。 为服这个缺陷，国外在五十年代提出了“主动悬架”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。 2.1被动悬架 被动悬架, 由弹性元件和不可变参数的减振器组成, 只能在特定工况下达到最优, 缺少对变载荷、变车速、不可预测路况的适应性。被动悬架是传统的机械结构，由弹簧、减震器和导向机构组成。被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调，只能在特定的工况下达到最优减振效果，存在明显的共振峰，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，缺乏灵活性。但被动悬架因结构简单、设计容易和制造方便，且无须额外的能量输入，目前在中低档轿车上应用最为广泛[1]。为了进一步改善被动悬架的减振效果,满足现代汽车对悬架提出的更高的性能要求，在桑塔纳、夏利和赛欧等轿车上加强了通过优化寻找最优悬架参数和对悬架导向机构的研究，采用了带有横向稳定杆的多连杆机构悬架系统，在一定程度上改善了被动悬架减振效果。

一种馈能型混合悬架的多模式协调控制

收稿日期：2018-02-06基金项目：国家自然科学基金资助项目（51775426）；陕西省教育厅服务地方专项计划资助项目（17JF017）；西安市科技计划资助 项目（2017079CG/RC042-XAKD00） 0引言可控悬架采用一个可控作动器取代了原被动悬架的相应部件，可根据路况变化实时调节悬架刚度或阻尼，以提高车辆的平顺性和操纵稳定 性［1-4］，馈能型可控悬架在改善车辆动力学性能的 同时，能回收悬架的振动能量［5-6］。 目前，馈能型可控悬架多采用传动性能好、馈 能效率高的电磁式悬架作动器，如直线电机式作 动器、滚珠丝杠式作动器、电动静液压式作动器 等。电磁式作动器在用于悬架主动控制时，能使一种馈能型混合悬架的多模式协调控制 寇发荣魏冬冬梁津田蕾 西安科技大学机械工程学院，西安，710054 摘要：为了有效控制车辆悬架振动及回收振动能量，提出了一种基于滚珠丝杠式作动器和磁流变减振器的车辆馈能型混合悬架结构。建立了1/4车辆2自由度混合悬架动力学模型，分析了混合悬架的主动控制模式和具有电磁阻尼力反馈调节的半主动控制模式，设计了混合悬架多模式协调控制器，并利用MATLAB/Simulink 软件对混合悬架多模式协调控制的动态性能、悬架系统的自供能进行了仿真分析，开展了混合悬架台架试验研究。仿真和试验结果表明：与被动悬架相比，随机路面谱输入条件下混合悬架 的簧载质量加速度均方根减小了30%以上，混合悬架减振效果显著。 关键词：混合悬架；多模式切换；协调控制；自供能；台架试验 中图分类号：U463.33DOI ：10.3969/j.issn.1004-132X.2018.11.016开放科学（资源服务）标识码（OSID ）： Multi -mode Coordination Control of a Kind of Regenerative Energy Hybrid Suspensions KOU Farong WEI Dongdong LIANG Jin TIAN Lei College of Mechanical Engineering ，Xi ’an University of Science and Technology ，Xi ’an ，710054Abstract ：In order to realize the damping control and regenerative energy recovery of vehicle suspension effectively ，ball screw actuator and magnetorheological damper were introduced into vehicle suspension systems and a kind of regenerative energy hybrid suspension structure was put forward.For the following simulation analysis of suspension performance ，a quarter vehicle dynamics model of hybrid suspension was established.The active control mode of hybrid suspension was analyzed ，and the analysis of the semi -active control mode of hybrid suspension with feedback control of electromagnetic damping forces was done.The multi -mode coordination control system of hybrid suspension was designed.The dynamic performances and the self -powered of multi -mode coordination control of hybrid suspension were simulated by MATLAB/Simulink software.Then ，the bench tests of hybrid suspension system were done.The simulation and experimental results show that compared with passive suspension ，the root mean square of the body acceleration of hybrid suspension decreases by more than 30%under random roads.The damping effects of hybrid suspension system are obvious.Key words ：hybrid suspension ；multi -mode switching ；coordination control ；self -powered ；bench test gineers 2011Conference.Hawaii ，2011：66-76.［22］洪嘉振.计算多体系统动力学［M ］.北京：高等教育 出版社，1999. HONG Jiazhen.Calculation Multibody System Dy ?namics ［M ］.Beijing ：Higher Education Press ，1999.（编辑袁兴玲）作者简介：黄致谦，男，1993年生，硕士研究生。研究方向为漂浮式风力机动态响应及结构动力学响应。E -mail ：610281215@https://www.360docs.net/doc/6c7839569.html, 。李春（通信作者），男，1963年生，教授、博士研究生导 师。研究方向为流体机械及工程、叶轮机械动力学及风能高效利 用等。E -mail ：lichunusst@https://www.360docs.net/doc/6c7839569.html, 。··1356万方数据