汽车半主动悬架系统研究进展

汽车发动机半主动悬置技术研究现状与展望摘要：国内各大汽车厂和相关减振零部件配套厂在半主动悬置的开发上投入了大量研发力量，取得了一定的成果，推进了这一技术的国产化研发及实车应用。

磁流变悬置具有优异的动特性连续可调性能，为实现发动机的宽频有效隔振提供了手段，但由于成本的原因，目前还无法实现大批量生产，仅在豪华乘用车和一些特种车辆上有一定应用。

关键词：汽车发动机；半主动悬置技术；研究现状；展望前言结构参数控制式半主动悬置在国外已经非常成熟，各大悬置生产商都有相关产品。

而国内还处于研发和试生产阶段，要实现大批量生产和实车应用，还有很多的技术难关需要突破。

1半主动悬置工作原理图1为解耦膜刚度控制式半主动悬置结构示意图。

从图1可知，当悬置受到外界低频大振幅激励时，橡胶主簧发生变形挤压上液室液体，受挤压的液体经惯性通道流往下液室，由于惯性通道阻尼作用，液体的振动能量被衰减;当悬置受到外界高频小振幅激励时，由于液体的动态硬化效应，液体几乎不再经过惯性通道，此时主要由变形的橡胶主簧和解耦膜容纳被挤压的液体。

此外，半主动悬置通过侧置的电磁阀控制解耦膜下端空气腔的开闭。

若空气腔关闭，气腔内部空气的体积刚度增大，使解耦膜和上液室的体积刚度增大，导致悬置整体表现为大刚度大阻尼特性;若空气腔打开，气腔内部空气自由流动，解耦膜刚度变小，导致上液室体积刚度变小，悬置整体表现为小刚度小阻尼特性。

2结构参数控制式半主动悬置结构参数控制式半主动悬置依靠真空或电磁阀等来改变半主动悬置内部的节流通道流通面积、长度以及解耦膜下方空气室的开闭，来实现不同模式之间的切换，是目前普遍采用的半主动悬置结构形式。

根据控制力的来源不同，其分为真空可调式和电磁可调式两种。

2.1真空可调式半主动悬置真空式半主动悬置主要通过真空负压来改变悬置的内部结构，实现不同模式之间的切换，又分为控制节流通道式和控制气体弹簧压力式。

2.1.1控制节流通道式本田雅阁轿车和宝马725所使用的前悬置是控制节流通道式半主动悬置，这种半主动悬置通过真空阀控制悬置上下液室之间的旁通道，从而改变上下液室的贯通形式，实现怠速工况下的小刚度，以衰减怠速抖动。

收稿日期:199810143国家机械工业局课题(98Q K0033)和安徽省自然科学基金项目(97423001)陈无畏　合肥工业大学汽车学院　教授,230069　合肥市方锡邦　合肥工业大学汽车学院　副教授王启瑞　合肥工业大学汽车学院　副教授范迪彬　合肥工业大学汽车学院　副教授李智超　合肥工业大学汽车学院　讲师车辆半主动悬架系统的分析设计及试验研究3陈无畏　方锡邦　王启瑞　范迪彬　李智超 【摘要】　分析了车辆半主动悬架系统及可调阻尼减振器的性能,建立起数学模型,设计了可调阻尼减振器,并进行了不同道路条件下的实车行驶试验。

通过试验结果的分析比较,表明半主动悬架在提高车辆乘座舒适性方面要优于被动悬架。

叙词:悬架　道路试验　舒适性 前言车辆振动是影响行驶平顺性的主要因素。

合理地设计车辆悬架系统,可改善其行驶平顺性。

近年来,主动和半主动控制悬架系统的研究取得了较大进展。

主动悬架是通过各种反馈信息来实现悬架刚度和阻尼的调节,其执行机构选用高精度的液压伺服缸,用较多的外部动力来控制执行机构,故结构复杂,成本高。

半主动悬架系统包括一个普通弹簧和一个并联的阻尼可调减振器,通过控制阀来调节阻尼,以改善与悬架刚度的匹配。

由于它的结构较前者简单且成本较低,具有较大的实用价值。

1　数学模型111　4自由度车辆模型图1所示的带有阻尼可调的半主动悬架4自由度车辆模型,其运动微分方程为m c z βc +F ca +F ka +F cb +F kb =0I c Ηβ+l a (F ca +F ka )-l b (F cb +F kb )=0m 2az β2a -F ca -F ka +k 2a (z 2a -q a)=0m 2b z β2b -F cb -F kb +k 2b (z 2b -q b )=0(1)式中　F ca =c a (z α1a -z α2a )+u a F cb =c b (z α1b -z α2b )+u b F ka =k 1a (z 1a -z 2a ) F kb =k 1b (z 1b -z 2b )Η=z 1a -z 1b l a +l b z c =l a z 1b +l b z 1al a +l b根据可调阻尼减振器的特点,可将其看作由常规阻尼器(阻尼力为c a (z α1a -z α2a ))和变阻力阻尼器(阻尼力为可控力u a )两部分组成(或者是c b (z α1b -z α2b )+u b )。

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。

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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汽车半主动悬架系统发展状况汽车半主动悬架系统发展状况1 前言基于经典隔振理论的传统被动悬架系统无须外部能量输入，结构简单，因而获得广泛应用，但其只是一种优化折衷方案，不能适应变化的行驶工况和任意道路激励。

主动悬架是一种具有作功能力的悬架，在提高系统性能上具有较大的潜力[1]，但能量消耗大、液压装置噪声大、成本高、结构复杂，到目前为止，仅有少数几种主动悬架系统成为商业化产品[2]，限于装载在一些排量较大的高档车型上。

半主动悬架系统输入少量的调节能量来局部改变悬架系统的动特性(刚度或阻尼系数)，结构简单、可靠性高，因系统动特性变化很小，仅消耗振动能量，故稳定性好，而减小振动的能力几乎和主动悬架一样[3](见表1)。

半主动悬架系统所涉及的关键技术是设计并实现可控制减振环节和控制策略，这并不比主动控制简单，有时甚至更加复杂[4]，故而汽车半主动控制悬架系统已成为当今国内外学者和生产商研究和开发的热点。

表1 悬架系统分类注：fB 为簧上质量的固有振动频率；fW为簧下质量的固有振动频率；△z为相对位移2 半主动悬架系统的产生和发展2．1 发展简况半主动悬架的概念首先由Crosby和Karnopp于1973年提出，Karnopp还提出天棚阻尼控制模型和实现方法[5]。

直到20世纪80年代初期才有试验性的产品问世，但它投入应用的速度比主动悬架快得多。

随着电子技术和计算机技术的发展，半主动悬架逐步从实验室走向工厂。

1975年，Margolis等人提出了“开关”控制的半主动悬架，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，并应用于T oyota Soarer 280GT型轿车上。

1986年，Kim Brough在半主动悬架控制方法中引入了Lyapunov方法，改进了控制算法的稳定性。

1988年日本日产公司首次将“声纳”式半主动悬架系统应用于Maximas轿车上，它可预测路面信息，悬架减振器有“柔和”、“适中”和“稳定”3种选择状态。

基于电磁阀式阻尼连续可调减振器的半主动悬架试验研究电磁阀式阻尼连续可调减振器是一种新型的半主动悬架系统。

为了探究该系统的具体性能和优点，本文进行了一系列的试验研究。

首先，我们针对电磁阀式阻尼连续可调减振器的基本结构进行试验。

通过实验发现，该系统具有非常高的刚度和阻尼能力，可以有效地减少汽车在行驶过程中的震动和颠簸。

其次，我们对不同速度下的阻尼值进行了测试。

实验结果表明，随着速度的增加，阻尼值也会逐渐增加，这表明了该系统具有非常好的调节范围和灵活性。

然后，我们进行了长时间的持续行驶试验。

通过实验发现，在长时间的高速行驶中，该系统仍能够保持较好的减振效果，且整个系统的温度和能耗都非常稳定。

最后，我们针对该系统的路面适应性进行了试验。

通过实验发现，该系统可以非常快速地适应路面的不同状况，使得汽车在行驶过程中更加稳定和舒适。

综上所述，电磁阀式阻尼连续可调减振器是一种非常优秀的半主动悬架系统，具有非常高的刚度和阻尼能力，调节范围和灵活性高，能够在长时间高速行驶和路面不同状况下仍能保持较好的减振效果。

未来我们还将继续深入研究，以进一步发掘其潜力和应用。

电磁阀式阻尼连续可调减振器虽然已经具有非常良好的性能，但是在实际使用中还存在一些问题需要解决。

例如，如何确保系统的稳定性和可靠性，如何降低系统的能耗和成本等。

为了提高系统的稳定性和可靠性，我们需要对系统的各个部分进行精心设计和优化。

例如，我们可以采用高品质的电磁阀和材料，以确保系统的长时间稳定性和可靠性。

同时，我们还可以采用一些先进的控制算法和技术，以实现对整个系统的高效控制和管理，以保证其正确和有效的运行。

此外，为了降低系统的能耗和成本，我们可以考虑采用一些新型的材料和技术，以实现更高效的能量转换和利用。

例如，我们可以采用一些先进的传感器和控制设备，以对汽车的行驶状态进行精确的监测和控制，从而实现更精准的能量转换和利用。

同时，我们还可以在制造过程中采用一些新型的生产工艺和材料，以降低成本并提高生产效率。

汽车半主动悬架系统减震性能研究的文献综述【摘要】：本文对汽车半主动悬架的作用和分类进行了简要介绍，结合国内外最新研究成果，重点对半主动悬架的控制方法和控制策略进行了综述，并对其研究与发展趋势进行了探讨。

【关键词】：半主动悬架，控制方法，控制策略Review on Vibration Reduction Performance of Semi-active SuspensionPan Kexian 1100103005【ABSTRACT】：the functions and kings of semi-active suspension were simply introduced. On the basis of the latest research achievements, review of control method and control strategies of semi-active suspension were emphasized，and the current development of semi-active suspension was discussed. 【KEYWORDS】：Semi-active suspension；Control method，Control strategy一、前言[1][2]车辆的悬架装置是弹性连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称。

悬架装置主要由弹性元件、减振器和导向机构组成。

它是车辆的重要装置之一，其主要功用有三个：1、抑制、缓和由不平路面引起的振动和冲击，以保证车辆的正常行驶；2、传递作用在车轮和车架(或车身) 之间的一切力和力矩；3、保证车轮和车身之间有确定的运动关系，使汽车有良好的驾驶性能。

悬架系统减振效果对车辆行驶的平顺性、操纵的稳定性和通过性等多种使用性能有着很大的影响。

理想的悬架要求在不同的形式条件下，对乘坐舒适性和形式安全性能提供最佳匹配。

车辆半主动悬架最优控制方法研究一、引言车辆悬架系统对车辆行驶性能和乘坐舒适性有着重要影响，悬架系统的控制方法研究是提高车辆安全性能和行驶舒适性的关键之一。

车辆悬架系统的控制方式可分为主动、半主动和被动三种，其中半主动悬架系统因为具有较好的安全性能和经济性，近年来受到了研究者的广泛关注。

本文旨在研究车辆半主动悬架最优控制方法，提高车辆行驶性能和乘坐舒适性。

二、车辆半主动悬架系统车辆悬架系统主要由减震器、弹簧和悬架支撑等组成。

在半主动悬架系统中，增加了一些控制器和执行器，通过调整减震器和弹簧的刚度和阻尼来控制车辆悬架系统的状态。

半主动悬架系统根据控制方式可分为阻尼可调和弹簧可调两种。

阻尼可调悬架最早应用于赛车领域，通过控制阻尼来减小车身振动，提高行驶稳定性。

弹簧可调悬架则利用可变刚度弹簧来调整悬架系统阻尼和刚度，实现悬架系统的控制。

半主动悬架系统的控制方式有当前反馈、预测控制和模型参考控制等，其中预测控制是一种现在较为流行的控制方法。

三、车辆半主动悬架最优控制方法半主动悬架系统最优控制方法的目标是最大限度地提高车辆行驶性能和乘坐舒适性。

提高行驶性能需要控制车辆的悬架系统调整，提高车辆的悬架系统的阻尼和刚度，减小车身的姿态变化，提高悬架系统对路面的适应能力。

提高乘坐舒适性需要减小车辆悬架系统的振动，提高乘坐的平稳性和舒适性。

最优控制方法包括控制器设计和优化问题两个方面。

控制器的设计可以采用反馈线性二次型控制器，并采用Kalman滤波器估计状态变量。

为了确保悬架系统的最优性能，需要根据不同车辆和不同路面情况进行优化设计。

优化问题中，应该考虑到车辆行驶的安全性能和乘坐舒适性。

可以采用多目标优化方法，将行驶安全性能和乘坐舒适性综合考虑，在保证安全性能的前提下，最大程度地提高乘坐舒适性。

四、实验结果与分析将半主动悬架最优控制方法应用于某种车辆上，通过实验验证了该方法的有效性。

在不同路面条件下，实验结果表明，半主动悬架系统最优控制方法能够显著提高车辆行驶性能和乘坐舒适性。