具有输入时滞的主动悬挂系统的减振控制

汽车主动悬架—液压和空气式从控制力的角度划分，悬架可分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架。

目前，大多数汽车的悬架系统装有弹簧和减振器，悬架系统内无能源供给装置，其弹性和阻尼不能随外部工况变化，因此称这种悬架是被动悬架。

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。

它由弹性元件C和一个力发生器Fe组成。

半主动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，虽然它不能随外界的输入进行最优的控制和调节，但它可按存储在计算机的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。

它由弹性元件C和一个一个阻尼系数能在较大范围内调节的阻尼器组成。

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，以减少空气助力，提高操纵稳定性。

２阻尼力控制用来提高汽车的操纵稳定性，在急转弯、急加速和紧急制动情况下，可以抑制车身姿态的变化。

３弹簧刚度控制改变弹簧刚度，使悬架满足运动或舒适的要求。

采用主动式悬架后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。

制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。

即使在坏路面，车身的跳动也较少，轮胎对地面的附着力提高。

一.主动式液压悬架电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。

主动式液压悬架在轿车上的布置如图所示，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。

LQR控制和时滞反馈控制在汽车整车减振中的应用随着汽车工业的不断发展，越来越多的关注点被放在了汽车的舒适性和安全性上。

而汽车的减振系统正是为了提高乘坐舒适性和驾驶安全性而设计的重要组成部分。

在减振系统中，LQR控制和时滞反馈控制技术因其优越的性能在整车减振中得到了广泛的应用。

LQR控制是一种线性二次型控制方法，它可以在最小化系统性能指标的前提下设计控制器，使得系统具有较好的稳定性和鲁棒性。

时滞反馈控制是针对包含时滞因素的系统而设计的控制方法，可以有效地克服时滞对系统性能造成的影响。

将这两种控制技术应用于汽车整车减振系统中，可以有效地提高汽车的行驶平顺性和操控稳定性。

LQR控制技术在汽车整车减振中的应用可以实现汽车的主动减振。

传统的汽车减振系统主要采用通过减震器和悬挂系统来减少车身的颠簸和震动，但是这种被动式的减振方式无法适应不同路况和行驶状态下的变化。

而采用LQR控制技术设计的主动减振系统可以根据车身的运动状态和路面的情况来实时调整车身的减振效果，从而更好地提升汽车的乘坐舒适性和操控稳定性。

时滞反馈控制技术在汽车整车减振中的应用可以有效地克服时滞对系统性能的影响。

汽车整车减振系统中的传感器和执行机构之间存在信号传输和处理的时滞，这会导致控制器无法及时地响应系统的变化，从而影响了系统的稳定性和性能。

通过引入时滞补偿器并结合时滞反馈控制器，可以有效地抑制时滞对系统稳定性的影响，保证整车减振系统的良好性能。

LQR控制和时滞反馈控制技术在汽车整车减振中的应用为汽车的减振系统带来了新的突破和进步。

通过采用这两种先进的控制技术，可以使汽车的减振系统实现更加智能化、精准化的调节，从而提高乘坐舒适性、驾驶安全性和操控稳定性。

随着科技的不断进步和发展，相信LQR控制和时滞反馈控制技术在汽车整车减振中的应用将会取得更加显著的成果，为汽车工业的发展带来更多的新机遇和挑战。

高性能悬挂系统主动减震与悬挂调校随着汽车工业的发展，高性能悬挂系统逐渐成为运动汽车的标配。

悬挂系统对于整个车辆的操控性能和乘坐舒适度起着至关重要的作用。

而在高性能悬挂系统中，主动减震与悬挂调校是提升悬挂性能的关键技术。

一、主动减震技术主动减震技术是指通过传感器感知车辆状态，然后根据路况和驾驶需求进行实时调整阻尼力的技术。

传统的减震器是固定的，无法根据不同的路况和行驶状态做出相应的调整，而主动减震系统则能够在毫秒级别内感知到车辆的状态变化，并作出相应的调整。

主动减震系统通常由传感器、控制单元和电液控制阀组成。

传感器负责感知车辆的加速度、转向角度和悬挂行程等信息，控制单元则根据传感器的反馈信号来计算出合适的阻尼力，最后通过电液控制阀来调整减震器的阻尼力。

通过主动减震技术，高性能悬挂系统能够根据不同的行驶状态调整阻尼力。

在高速行驶时，系统会自动增加阻尼力，使得车辆更加稳定；而在起步、加速、制动等情况下，则会自动降低阻尼力，提供更好的悬挂舒适性。

二、悬挂调校技术悬挂调校技术是指根据车辆的使用场景和驾驶需求来优化悬挂系统的设置。

不同的道路状况和驾驶风格需要不同的悬挂调校，而高性能悬挂系统通过调整悬挂硬度、行程和几何参数等来满足不同的需求。

在高性能悬挂系统中，悬挂调校通常通过可调节式悬挂和空气悬挂来实现。

可调节式悬挂允许驾驶员根据不同的驾驶场景手动或自动地调整悬挂硬度，以提供更好的操控性能和舒适性；而空气悬挂则可以在不同的路面条件下自动调整悬挂行程，提供更好的通过性和乘坐舒适度。

悬挂调校技术的关键在于平衡悬挂硬度和悬挂行程的设置。

悬挂硬度越高，车辆在弯道行驶时越稳定，但在凹凸不平的路面上乘坐舒适度会下降；悬挂行程越大，车辆在通过颠簸路面时乘坐舒适度越好，但在高速行驶时悬挂稳定性会降低。

因此，悬挂调校需要根据车辆的使用场景和驾驶需求来进行综合权衡。

总结：高性能悬挂系统的主动减震技术和悬挂调校技术是提升悬挂性能的重要手段。

主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。

根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。

全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。

作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0〜15Hz,有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。

结构示意图见上图。

从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。

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。

近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。

研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。

主动悬架的研制工作起始于八十年代。

Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。

其系统的响应可达30Hz,它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit 、Damlar Benz的试验样机系统、BMW和Ford等。

然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。

结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。

这种系统在低频时（一般小于5 或6 赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。

由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。

尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。

LQR控制和时滞反馈控制在汽车整车减振中的应用摘要汽车减振系统在车辆行驶过程中起到了至关重要的作用，能够有效地提高车辆的舒适性和稳定性。

本文将重点介绍LQR控制和时滞反馈控制在汽车整车减振系统中的应用。

介绍了LQR控制和时滞反馈控制的基本原理和特点，然后分析了两种控制方法在汽车整车减振系统中的应用实例，并对比了它们的优缺点。

展望了LQR控制和时滞反馈控制在汽车整车减振系统中的未来发展方向。

1.引言汽车是人们日常生活中不可或缺的交通工具，其舒适性和稳定性对驾驶者和乘客的体验有着非常重要的影响。

汽车的减振系统是保证车辆舒适性和稳定性的关键部件之一，其主要作用是通过对车辆的悬挂系统进行控制，减小车辆在行驶过程中受到的震动和冲击，提高车辆的舒适性和稳定性。

2.LQR控制原理和特点线性二次调节（LQR）控制是一种优化控制方法，其基本思想是通过对系统状态变量的加权和对控制输入的限制，设计出一个最优的线性状态反馈控制器，使得系统在某种性能指标下达到最佳性能。

LQR控制器是基于系统的数学模型，通过对系统状态空间方程进行线性化，然后利用二次规划方法求解最优的控制器增益矩阵，从而使得系统的性能指标最小化。

LQR控制器的特点包括：1）对线性系统和非线性系统均适用；2）对系统参数的变化有一定的鲁棒性；3）在一定条件下能够保证系统的稳定性和性能指标最优。

3.时滞反馈控制原理和特点时滞反馈控制是一种针对具有时滞的系统进行控制的方法，其基本思想是通过引入系统输出的滞后信息，设计出一个合适的反馈控制器来补偿系统时滞带来的影响，从而提高系统的稳定性和性能。

时滞反馈控制是基于系统的时滞模型，通过对时滞系统的特性进行分析和建模，然后设计出一个合适的滞后估计器和反馈控制器，使得系统的闭环性能得到改善。

时滞反馈控制器的特点包括：1）对系统时滞较为敏感，能够有效地补偿时滞带来的影响；2）能够提高系统的稳定性和性能指标；3）对时滞模型的选择和参数的调节要求较高。

主动减震原理
主动减震是一种汽车悬挂系统，通过采用传感器和电动执行器来主动调节悬挂系统的阻尼，从而实现减震效果。

这种技术主要基于车身传感器感知车辆行驶和路面状况，然后通过电脑处理和控制算法，实时调整悬挂系统的阻尼。

主动减震系统由几个主要组成部分构成。

首先，传感器用于监测车辆的加速度、姿态和路面状况等数据。

这些传感器可以安装在车身各个位置，如前后悬挂系统、车轮或车身上。

其次，传感器将采集到的数据传输给电脑处理单元。

电脑处理单元通过分析和处理数据，判断车辆的运动状态和路面条件，并生成相应的控制信号。

最后，通过电动执行器，控制信号被传递到悬挂系统的阻尼调节器，调整阻尼的硬度或软度，从而改变悬挂系统的减震效果。

主动减震的原理是根据车辆行驶和路面情况的实时变化，通过调整悬挂系统的阻尼，使车辆始终保持最佳的悬挂效果。

例如，当车辆经过颠簸不平的路面时，系统会感知到这种情况，并通过增加阻尼来减缓车身的上下移动，提供更好的悬挂效果，从而提高驾驶舒适性和稳定性。

相反，当车辆行驶在平坦的高速公路上时，系统会降低阻尼，提高悬挂的柔软度，以提供更好的悬挂舒适性。

主动减震系统的优点是可以根据不同的驾驶条件和个人喜好进行调节，提供更加个性化的驾驶体验。

此外，它还可根据路面条件的实时变化，做出及时的调整，提供更好的悬挂效果和驾
驶稳定性。

然而，主动减震系统的成本较高，安装和维护也相对复杂，因此一般在较高级别的汽车上采用。

主动悬挂系统 发布时间：2010-03-10 作者：李志随着汽车制造研发水平的不断提高，人们对于汽车的操控性和舒适性有了更高的要求。

这其中，车辆减震系统起着至关重要的作用。

而采用普通螺旋弹簧很难做到两全其美。

于是，适应能力更强，感受更完美的可变悬挂系统就诞生了。

目前市面上主流的主动悬挂主要有四种形式：空气悬挂、液压悬挂、电磁悬挂以及电子液力悬挂。

本篇文章就跟大家一同了解下。

空气式可调悬挂技术特点：底盘可升降，应用车型广泛技术不足：可靠性不如螺旋弹簧应用车型：奔驰S350、奥迪A8L、保时捷卡宴等其实提到主动悬挂系统，我们首先想到的，并且应用最广泛的自然是空气式可调悬挂，而在系统组成上，它主要是由控制电脑、空气泵、储压罐、气动前后减震器和空气分配器等部件。

主要用途就是控制车身的水平运动，调节车身的水平高度以及调节减震器的软硬程度。

通常来讲，装备空气式可调悬挂的车型前轮和后轮的附近都会设有离地距离传感器，按离地距离传感器的输出信号，行车电脑会判断出车身高度变化，再控制空气压缩机和排气阀门，使弹簧自动压缩或伸长，从而降低或升高底盘离地间隙，以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。

而在日常调节中，空气悬挂会有几个状态。

1、保持状态。

当车辆被举升器举起，离开地面时，空气悬挂系统将关闭相关的电磁阀，同时电脑记忆车身高度，使车辆落地后保持原来高度：2、正常状态，即发动机运转状态。

行车过程中，若车身高度变化超过一定范围，空气悬挂系统将每隔一段时间调整车身高度：3、唤醒状态。

当空气悬挂系统被遥控钥匙、车门开关或行李厢盖开关唤醒后，系统将通过车身水平传感器检查车身高度。

如果车身高度低于正常高度一定程度，储气罐将提供压力使车身升至正常高度。

同时，空气悬挂可以调节减震器软硬度，包括软态、正常及硬态3个状态（也有标注成舒适、普通、运动三个模式等），驾驶者可以通过车内的控制钮进行控制。

当然，相比传统悬挂，由于空气式可调悬挂结构较为复杂，其出现故障的几率和频率也会高于螺旋弹簧悬挂系统，而用空气作为调整底盘高度的动力来源，相关部件的密封性也是一个问题，另外，如果频繁地调整底盘高度，还有可能造成气泵系统局部过热，会大大缩短气泵的使用寿命。

磁流变液装置在高速列车领域中的应用张雅娴;沈景凤;徐斌【摘要】磁流变液是一种在磁场作用下可以改变其流变特性的智能材料,这种连续可逆可调的磁流变效应使其在汽车、建筑、航空等领域得到了广泛应用,在高速列车领域的减振、制动等方面也得到了新的发展.文中概述了磁流变液及其器件的特性与国内外的研究现状,介绍了磁流变装置在高速列车振动控制等方面的研究与应用概况,讨论了磁流变液装置在高速列车领域未来研究中仍面临的技术问题以及应用前景.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)007【总页数】4页(P170-173)【关键词】磁流变液;高速列车;阻尼器;减振【作者】张雅娴;沈景凤;徐斌【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海材料研究所,上海200437;上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海材料研究所,上海200437【正文语种】中文【中图分类】TB381磁流变液(Magneto Rheological Fluid， MRF)是一种可控流体，是智能材料研究中较为活跃的一支。

磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微米级磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。

这种悬浮体在零磁场情况下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，其可在毫秒内呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性，如图1所示。

这种由强磁场的作用引起磁流变液在牛顿流体和类固体之间转变的特性称为磁流变效应。

磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、连续的，其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，使它可以实现精准的实时控制，阻尼力可以连续可逆变化。

磁流变液具有低电压低能耗、稳定耐久、使用寿命长的优势，因此在车辆减振、土木建筑、航空航天和医疗等领域得到广泛应用。

随着我国高速铁路的发展，运行速度日益提高，引发的动力学和振动问题愈加突出，安全问题就愈加重要。

在高速列车的振动控制与动力学研究中，磁流变液凸显出其可调阻尼力的重要性。