科技论坛随着现代汽车对乘坐舒适性和行驶安全性的要求提高，设计一个具有良好综合性能的悬架成为现代汽车研究的一个重要课题。传统被动式悬架系统的弹性元件其刚度和阻尼是固定值，在汽车行驶过程中无法随路面状况、载荷和车速等因素的变化而变化。由于悬架参数不可改变，即使参数采用优化设计，也只能对特定的激励具有最佳效果，一旦激励发生变化，悬架系统的减振效果很难维持最佳，这一问题注定了被动式悬架系统的性能难以提高。近年来，随着计算机技术和各种控制方法的发展，汽车主动悬架技术成为汽车技术研究的一个重要方向。这种主动悬架系统，可随汽车行驶状况而自适应地通过作动器控制悬架动力响应、或自动调节悬架的刚度和阻尼参数，具有优良的减振性能，也有利于车辆的操纵稳定性。
1主动悬架系统国内外发展状况在汽车悬架系统的发展史上，是1954年美国GM 汽车公司的https://www.doczj.com/doc/0d15647919.html,brosse 首次提出了主动悬架的概念。雪铁龙早在20世纪50年代初期就将电控主动液压悬架装备在其15车型上，但实现大规模的批
量使用则是在稍后推出的DS 系列车型上[1]
。
1965年，W.O.Obson 和L.R.Allen 作了类似的研究工作。此后，T.H.Rochwell,S.Kimicaj 和https://www.doczj.com/doc/0d15647919.html,wther 做了用伺服机构作为主动元件的理论研究。早期研究的主动悬架数学模型是不考虑非簧载质量和轮胎特性的单自由度系统。
1976年Thompson 首先将全状态反馈最优控制理论应用于主动悬架的研究中。1984年他又利用部分状态反馈最优控制理论构造了次最优反馈阵。随后，Thompson 和Pearce 把两个自由度模型扩充到四个自由度模型。
1986年，R.M.Chalassani 研究了整车模型的行驶性能。P.Barak 和D.Hrovat 用计算机模拟激励的方法，比较了主动悬架的优越性。用性能指数Π表示主动、半主动、和被动悬架的性能。对一组特定的Π加权计算模拟的激励结果显示采用半主动悬架和主动悬架的车辆其各项指标多下降了很多。
1955年法国Citroen 汽车公司研制出一种液压－空气悬架系统，可以使汽车具有较好的行驶平顺性和乘坐舒适性，由于它的制造工序过于复杂，最终未能普及。1982年美国LOTUS 汽车公司研制出有源主动悬架系统，瑞典VOLVO 汽车公司在其车上安装了实验性的LOTUS 主动悬架系统。1983年日本TOYOTA 汽车公司在Soare 轿车上采用了阻尼可调的减振器。1986年丰田又在Soare 车型采用了能分别对阻尼和刚度进行三级调节的空气悬架，1989年TOYOTA 在Celica 车型上装置了真正意义上的主动油气悬架系统[2]。福特汽车公司在1984年底的Lincoln Continental 车上装备了电控空气悬架系统，可以有效地实现隔振和高度调整。
1988年雪铁龙公司正式将装备有液压悬架的XM 车型正式命名为第一代主动液压悬架系统，之后雪铁龙又在其生产的XANTIA 系列车型装置了第二代主动液压悬架，这一代新型主动悬架大大地提高E-CU 控制单元的计算速度，同时有运动和舒适两种模式可供选择。到目前为止，雪铁龙的主动液压悬架已发展到第三代，并装备于其C5、C6
系列车型上。其第四代主动液压系统也在研发当中[3]
。20世纪90年代日本NISSAN 汽车公司在InfiniteQ45轿车上也装备了液压主动悬架。
此外，德国Porsche、美国Ford，德国Benz、通用、克莱斯勒、雪铁龙等汽车公司均在某些产品上装备有各自开发的主动悬架系统。在军用车辆方面，由于越野和高速行驶的需要，所以使用主动悬架的愿望更为迫切。LOTUS 公司、TACOM(美国陆军坦克自动车司令部)和TCM 联合组成小组在1992年10月把一种简化的主动悬架装置安装在Hummer 轮式车辆上，最大限度地提高了在崎岖不平路面上的行驶速度。
相对于国外来说，国内对主动悬架的研究较少，国内在主动悬架上
起步比较晚,其中上海交通大学、清华大学、吉林大学和同济大学等科研
院所都开展了一些研究工作，对主动悬架进行了一些理论研究和试验方法的研究，仍处于理论探索与数值模拟阶段，相应的试验验证比较少，还没有进入产品研制开发阶段。北京理工大学的章一鸣教授较早地对主动悬架进行了理论及试验研究。该校高志彬、黄志刚等人进行了可控减振器的性能试验研究，试验结果说明所设计的三级阻尼可调减振器性能优于传统的被动悬架。
2主动悬架系统的控制策略
汽车主动悬架的研究工作包含两个方面:一方面是执行器的开发，另一方面是控制策略的研究，两方面较好的配合才会使悬架系统的性能达到理想的效果。上世纪五十年代形成完整的经典控制理论，采用频率响应法和根轨迹法这些图解分析方法分析系统性能和设计控制装置。历史的实践证明经典控制理论十分有效的。
随着状态空间空间法的应用而出现的现代控制理论，它可以解决多输入多输出的多维空间系统，研究的系统复杂性不断提高，其已开始向智能控制方向发展。目前应用于主动悬架系统的控制理论比较多，常见的控制方法主要有以下3种:
2.1天棚阻尼控制。美国著名控制专家Karnopp 在二十世纪七十年代初提出了天棚阻尼的概念。这种方法的思想就是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器，使阻尼器产生的力与车身竖直方向的运动相抵抗，便可以有效地防止车身与悬架发生大的共振。这种方法简单，所需要的车身传感器数量也较少，不需要非常复杂的悬架系统模型，实现起来比较简单。后来karnopp 又提出了开关阻尼的概念，这种方法是天棚阻尼的延伸，目前已被美国通用汽车公司应用于某型号车上，并取得了良好的效果[4]。
2.2智能控制。近些年来智能控制取得了很大的发展，最有代表性的便是模糊控制和神经网络控制。模糊控制是由美国动控制理论专家扎德(L.A.Zadah)提出来的,通过一定的发展，模糊控制理论已经成为人们所研究的一个热门课题。在汽车悬架控制方面,Yoshimuro 教授将模糊控制理论首先应用到汽车主动和半主动悬架中。汽车悬架可以看作是用一组非线性微分方程来描述的非线性系统，利用模糊推理方法可推导出合适的阻尼力，实验结果显示采用模糊控制理论设计的控制器可使主动悬架的性能得到有效提高，提高了汽车行驶的平顺性。模糊控制和神经网络控制能够为特殊条件下的模型处理问题提供有效的方法。可以认为智能控制将是21世纪控制领域的核心技术，智能控制的发展必将推动科技的发展，从而对社会进步的推动力是不可估量的。
2.3混合控制。当前用于汽车悬架振动的控制策略比较多，单一控制策略可以使某一控制目标达到理想的效果，但很难达到多个控制目标同时满足要求的要求。因为各种控制策略都有自身无法弥补的缺陷，考虑到一方面则往往另一面就会有损失。因此常将多种控制方法结合起来对悬架系统进行混合控制，例如将模糊控制和神经网络控制混合设计应用于奔驰高级轿车和重型坦克，这种混合控制策略同样适用于汽车主动悬架这样复杂的非线性系统，仿真结果显示均能取得良好的效果，从长远来看，混合控制方法将是今后悬架控制策略研究的一个很重要方向。
参考文献
[1]I.Eski,S.Yidirim.Vibration Control of Vehicle Active Suspension System Using a New Robust Neural Network Control System .Simu －lation Modelling Practice and Theory.2009,17(5):778-793.
[2]刘新亮.汽车主动悬架的自校正控制[J].汽车工程,1998:165-170.[3]王国丽，顾亮，孙逢春.车辆主动悬架技术的现状和发展趋势[J].兵工学报，2000：80-83.
[4]王世明.半主动悬架及其控制技术[J].汽车技术，1999(12).
浅析汽车主动悬架系统的发展和控制策略
邱亚宇
（南京信息职业技术学院，江苏南京210046）
摘要：介绍了国内外汽车主动悬架控制系统发展和主要控制策略，重点论述了汽车主动悬架控制系统的应用和发展，最后列举了目前主动悬架的控制策略和优缺点。
关键词：主动悬架；应用；发展；控制策略29··
浅析汽车主动悬架系统的发展和控制策略
作者：邱亚宇
作者单位：南京信息职业技术学院,江苏 南京,210046
刊名：
黑龙江科技信息
英文刊名：Heilongjiang Science and Technology Information 年，卷(期)：2014(1)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/0d15647919.html,/Periodical_hljkjxx201401043.aspx