电控空气悬架控制器设计与仿真研究

汽车电控空气悬架高度调节控制研究摘要：本文根据电控空气悬架系统，建立了空气弹簧模型。

基于神经网络PID控制方法设计了车身高度调节控制器，选择采用增量式PID控制方法进行控制。

对控制器的控制效果进行仿真分析，结果表明：增量式PID控制方法可以有效的改善车身高度调节中的不良现象、消除超调现象，并能够较早地、平稳地达到目标高度。

关键词：空气弹簧模型、增量式PID控制、仿真引言悬架是车辆行驶性能中最重要的相关系统，它主要包括弹性元件，减振器和导向机构。

弹性元件起缓冲作用，导向机构起导向作用，减振器起减振作用[1][2]。

电子控制空气悬架作为一种新型主动悬架，可以实时对空气弹黃刚度和减振器阻尼力进行调节，同时可以对车身高度进行调节[3]。

目前国外对全主动悬架(ECAS)的电子控制系统研究较多，如福特汽车公司的Continental Mark Ⅶ车型和丰田汽车公司的Lexus车型都成功地采用了电子控制空气悬架系统[4]。

国内汽车企业设计人员普遍对ECAS设计理论不够深入，尤其是在空气悬架与整车匹配、悬架控制理论技术和空气弹黃设计等方面。

空气悬架主动控制的研究，对提高车辆的乘坐舒适性、行驶平顺性、操纵稳定性等性能，具有重要的理论和学术价值。

1 车身高度调节控制空气弹簧是在橡胶气囊密封容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的装置。

空气弹簧充放气过程：空气泵向储气罐提供一定的压缩气体作为气源，当空气弹簧需要充气时，进气阀打开，储气罐中的气体经进气阀流入空气弹簧；当空气弹簧需要放气时，排气阀打开，空气弹簧中的气体经排气阀排流入大气中。

对空气弹簧进行充放气时，空气弹簧高度也随之变化，可将高度变化过程分为：电磁阀开启时的变容积绝热充放气过程和电磁阀关闭后定质量密闭系统的稳定过程。

根据热力学第一定律得到电磁阀开启时空气弹簧内气体压力与气体流量之间的关系表达式如下：从式（8）看出：减小空气弹簧有效作用面积变化率或增大空气弹簧体积，可以达到降低固有频率的目的。

第1篇一、实验目的本次实验旨在了解电控空气悬架（ECAS）系统的基本工作原理，掌握其组成、工作流程及调节方法，并通过实际操作验证系统在车辆高度控制、刚度调节和舒适性方面的性能。

二、实验原理电控空气悬架系统（ECAS）是一种利用电子控制单元（ECU）对空气弹簧的气压进行实时调节，从而实现对车辆高度、刚度和舒适性进行控制的悬架系统。

其主要工作原理如下：1. 传感器检测：高度传感器实时检测车身高度，车速传感器检测车辆行驶速度，制动传感器检测制动状态，车门状态传感器检测车门开关状态，压力传感器检测气囊气压。

2. ECU控制：ECU根据传感器采集的实时数据，结合预设的控制策略，对电磁阀进行控制，实现对空气弹簧气压的调节。

3. 气压调节：通过电磁阀控制空气弹簧的充气和放气，从而改变气囊高度，进而调节车辆高度和刚度。

4. 舒适性调节：根据车速、制动状态和车门开关状态，ECU可自动调节悬架刚度，以满足不同行驶条件下的舒适性需求。

三、实验设备1. 电控空气悬架实验台架2. 高度传感器3. 车速传感器4. 制动传感器5. 车门状态传感器6. 压力传感器7. 电磁阀8. 数据采集与分析软件四、实验步骤1. 系统连接：将实验台架上的传感器、电磁阀等设备按照电路图连接好。

2. 参数设置：根据实验要求，设置ECU中的相关参数，如目标高度、刚度、阻尼等。

3. 实验操作：a. 模拟不同行驶条件，如正常行驶、制动、转弯等，观察车身高度变化。

b. 改变目标高度，观察系统调节效果。

c. 改变刚度，观察车辆舒适性变化。

4. 数据采集与分析：使用数据采集与分析软件，记录实验过程中车身高度、刚度、舒适性等数据，进行分析。

五、实验结果与分析1. 高度控制：实验结果表明，ECAS系统能够实时调节车身高度，满足不同行驶条件下的需求。

2. 刚度调节：通过改变刚度，ECAS系统能够有效改善车辆舒适性，提高行驶平顺性。

3. 舒适性：实验结果表明，ECAS系统能够在保证车辆稳定性的同时，提高乘坐舒适性。

汽车电控半主动空气悬架控制方法研究摘要：随着经济的快速发展，社会在不断的进步，舒适性与操纵性一直是衡量汽车品质的两大核心标准，如何实现两者性能的兼顾始终困扰着汽车设计者。

空气悬架系统的设计可以实现对悬架阻尼及车身高度的联合控制，不仅解决车体振动、悬架动挠度等乘坐舒适性问题，还能提高行车安全性和操纵稳定性。

近年来，电控空气悬架技术在汽车悬架系统的设计中具有广阔的应用前景，研究安全有效的智能控制方法对推动空气悬架系统的应用具有重要意义。

关键词：半主动空气悬架；滑模控制；RBF；神经网络引言汽车产业市场非常广阔，预测在2018年全球汽车产销量将突破亿量，能够创造基数巨大且持续增高的经济价值。

我国的汽车产销量已持续九年居世界第一，2017年中国在全球汽车产量中已突破30%占比，与此同时我国经济正在稳步发展、人民生活水平逐步提升，对汽车性能品质的追求也在不断提高，现代汽车需要满足乘坐舒适性，操控稳定性，驾驶安全性及环境友好性等要求。

然而，在道路的随机性，行驶高速度和系统结构复杂性等影响因素下，使车辆保持最佳性能始终是汽车工程师追求的设计目标。

1空气悬架系统应用概述空气悬架应用的初始时期，主要以空气弹簧作为主要减振装置应用于轨道列车的悬架系统中具有优良的抗振性能，。

20世纪中期，在美国市场首次出现配备空气悬架的客车，此套系统由GMm公司和Firestone.公司联合研发而生，这次成功实践极大推动了空气悬架系统在汽车领域的应用。

随后，众多大型车企开始研发以空气弹簧为主体的空气悬架系统，极大推动空气悬架应用技术的进步。

空气悬架技术的发展经历从实现方式上可分三个不同阶段：（1）初始阶段主要是复合式空气悬架，它由空气弹簧和金属弹簧组成，作为悬架系统的减振器和导向机构，利用空气弹簧的刚度特性改善车辆悬架的平顺性。

（2）中期阶段出现机械式空气悬架在原结构上进行改进，取消了传统的金属弹簧，增加减振器、导向和横向稳定器、高度控制阀等机构。

《电子控制主动式空气悬架充放气特性控制策略的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车底盘系统的技术革新日新月异。

其中，电子控制主动式空气悬架系统因其卓越的操控性能和适应性，已成为现代高级轿车及商用车的首选。

该系统通过精确控制空气的充放气过程，实现对车辆高度、稳定性及乘坐舒适性的优化。

本文旨在研究电子控制主动式空气悬架的充放气特性控制策略，以提升系统的性能和响应速度。

二、电子控制主动式空气悬架系统概述电子控制主动式空气悬架系统主要由传感器、控制器和执行器三部分组成。

其中，传感器负责监测车辆状态和路面信息，控制器根据传感器数据计算并发出控制指令，执行器则根据控制指令对空气进行充放气操作。

该系统具有高度自适应性和可调性，能够根据不同的驾驶模式和路况进行实时调整。

三、充放气特性分析空气悬架的充放气过程涉及到多个因素，包括气压、温度、湿度、车辆速度和路况等。

因此，研究充放气特性需要综合考虑这些因素。

在充气过程中，系统需要根据车辆载荷和驾驶模式调整气压，保证车辆的高度和稳定性。

在放气过程中，系统需要快速响应，以应对突然的刹车、转弯等工况。

四、控制策略研究为了实现对空气悬架充放气过程的精确控制，本文提出了一种基于模糊控制的控制策略。

该策略通过模拟人脑的决策过程，根据传感器数据和专家经验制定控制规则，实现对悬架系统的智能控制。

具体而言，该策略包括以下步骤：1. 数据采集：通过传感器实时采集车辆状态和路面信息。

2. 规则制定：根据采集的数据和专家经验制定充放气规则。

3. 模糊推理：利用模糊逻辑对规则进行推理，得出控制指令。

4. 执行控制：将控制指令发送给执行器，实现对空气的充放气操作。

五、实验验证为了验证所提出控制策略的有效性，我们进行了实车实验。

实验结果表明，该策略能够实现对空气悬架充放气过程的精确控制，提高了车辆的操控性能和乘坐舒适性。

同时，该策略还具有较高的响应速度和稳定性，能够应对各种路况和驾驶模式。

《电子控制主动式空气悬架充放气特性控制策略的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，电子控制主动式空气悬架系统（Electronic Control Active Air Suspension System）在提升车辆性能和舒适性方面起到了至关重要的作用。

该系统能够实时调节车身高度和阻尼系数，为驾驶员和乘客提供更佳的驾驶体验和乘坐舒适性。

本篇文章主要对电子控制主动式空气悬架系统的充放气特性控制策略进行研究，旨在为相关领域的研究和应用提供理论支持和实践指导。

二、电子控制主动式空气悬架系统概述电子控制主动式空气悬架系统主要由空气弹簧、充放气控制单元、传感器和执行器等组成。

通过实时采集车身高度、路况、驾驶模式等信息，系统能够根据需要进行充放气操作，实现对车身高度和阻尼系数的精确控制。

该系统具有较高的灵活性和适应性，能够在不同路况和驾驶需求下提供最佳的车辆性能和乘坐舒适性。

三、充放气特性控制策略研究3.1 充放气控制策略的必要性充放气控制策略是电子控制主动式空气悬架系统的核心部分，直接影响到系统的性能和舒适性。

为了实现最佳的充放气效果，需要制定合理的控制策略，以实现对车身高度和阻尼系数的精确控制。

3.2 充放气控制策略的制定（1）传感器信号处理：通过传感器实时采集车身高度、路况、驾驶模式等信息，对信号进行预处理和滤波，提取出有用的信息供控制系统使用。

（2）控制算法设计：根据传感器采集的信息，采用合适的控制算法进行充放气操作。

常见的控制算法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

这些算法能够根据不同的路况和驾驶需求，实现对车身高度和阻尼系数的精确控制。

（3）充放气执行器控制：根据控制算法的输出结果，通过充放气执行器对空气弹簧进行充放气操作。

执行器应具有快速响应、高精度控制等特点，以保证充放气操作的准确性和稳定性。

3.3 充放气特性控制的优化为了进一步提高系统的性能和舒适性，需要对充放气特性控制进行优化。

商用车电控空气悬架系统仿真与试验
仇义;戴晓锋;王维伟;方学良;王晓敏;刘晓晓
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2022()10
【摘要】为了避免商用车车辆超载现象及其导致的事故,本文针对商用车加装的电子控制空气悬架系统(ECAS)进行了大量试验和研究,优化了控制策略、控制逻辑、
系统布置和配置等方面,改善了车辆转弯稳定性、减少了制动前倾幅度和轮胎磨损。

通过模拟仿真和实际测试,可以得到最优结果为:空压机开启时间为3.5 s、电磁阀频率为22 kHz和气压差为0.56 MPa时,系统响应最快,能耗最低。

【总页数】3页(P127-129)
【作者】仇义;戴晓锋;王维伟;方学良;王晓敏;刘晓晓
【作者单位】扬州工业职业技术学院;内蒙古自治区交通运输事业发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】U463.334.2;U462;TP273
【相关文献】
1.商用车电控空气悬架系统匹配
2.轻型商用车和轿车的电控空气悬架系统(ECAS)
3.基于CAN总线的商用车电控空气悬架控制与试验研究
4.汽车电控空气悬架试验与仿真研究
5.电控空气悬架试验系统设计及试验研究
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基于客车空气悬架控制系统的仿真分析【摘要】由于电控空气悬架振动控制系统为复杂的非线性系统，本文采用了不依赖于被控对象精确数学模型的模糊控制策略对空气悬架控制系统进行了仿真分析。

在仿真分析过程中，建立了两自由度的1/4空气悬架动力学模型；同时考虑到路面扰动输入对汽车悬架控制的影响，建立了随机路面不平度的数学模型，并在时域内对其仿真。

仿真结果表明，使用模糊控制算法可以有效衰减簧载质量垂直加速度，改善了汽车的行驶平顺性。

【关键词】缸内直喷；电控系统；硬件模块一、引言建立汽车悬架的动力学模型是进行整车性能分析和系统设计的基础。

建立模型基础就是利用外界物理参数描述输入，系统本身和系统输出之间的关系。

悬架系统是一个复杂的多自由度“质量—刚度—阻尼”振动系统，理论上讲建立的模型自由度越多越接近汽车的时间情况，但对其动力学特性进行精准的描述和分析是非常困难的。

目前比较成熟的整车模型主要有三种：（1）两自由度1/4车辆模型；（2）四自由度1/2车辆模型；（3）七（八、九）自由度正常模型。

1/4车辆模型虽然没有包括汽车的整体几何信息，也无法用它来研究汽车俯仰角振动及侧倾角振动，但它包含了实际问题中的绝大部分基本特征，如负载变化和悬架系统受力的信息等，所以可以用来研究不平路面激励引起车体的垂直振动。

二、1/4车辆悬架模型的建立由于1/4车辆模型结构简单，又包含了汽车平顺性分析的主要特征，因此在研究电控空气悬架控制策略中被广泛应用。

在本文中决定采用两自由度1/4车辆模型，如图1所示。

图1 两自由度1/4车辆悬架模型根据牛顿第二定律，可以列出该模型动力学微分方程：式中M为簧载质量，m为非簧载质量；Kt为轮胎径向刚度系数；Ks为悬架刚度系数；Cs为减振器阻尼系数；xs、xt、xr分别代表簧载质量、非簧载质量及路面激励的位移量。

图2 两自由度车辆动力学模型根据二自由度的车辆的动力学微分方程，可以利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立系统动力学模型，系统动力学模型如图2所示。