车辆主动悬架系统控制方案设计

收稿日期:199810143国家机械工业局课题(98QK0033)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

mczβc+Fca+Fka+Fcb+Fkb=0

IcΗβ+la(Fca+Fka)-lb(Fcb+Fkb)=0

m2azβ2a-Fca-Fka+k2a(z2a-qa)=0

m2bzβ2b-Fcb-Fkb+k2b(z2b-qb)=0(1)

式中　Fca=ca(zα1a-zα2a)+ua Fcb=cb(zα1b-zα2b)+ub Fka=k1a(z1a-z2a)

Fkb=k1b(z1b-z2b)

Η=z1a-z1bla+lbzc=laz1b+lbz1ala+lb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ca(zα1a-zα2a))和变阻力阻尼器(阻尼力为可控力ua)两部分组成(或者是cb(zα1b-zα2b)+ub)。通过控制前、后减振器的阻1999年11月农业机械学报第30卷第6期

第２４卷第Ｊ期　２００２年１月　南京工业大学学报　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＮＡＮＪＩＮＧ　ＵＮ］ＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＶＯ１．２　４　Ｎ０．１　Ｊａｎ．２００２　

基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统模糊半主动控制　

翁建生　，胡海岩。，张庙康　

（１．南京２２业大学机电系，江苏南京２１０００９；　

２．南京航空航天大学振动工程研究所，江苏南京　２１　００　Ｊ　６）　

摘要：在对磁流变液和磁流变阻尼器的研究基础上，以硅流变阻尼器件为半主动控制元倬组成摸糊半王动悬架系　统　运用数值仿真和试验研究等方法对基于磁流变阻尼器的模新半王动悬架进行了研究　数值仿真和试验结果表　明，设计的模糊半主动控制算法可对基于磁流变阻尼器的半主动控制悬架宴现有效的控制。　关键词：模糊控制；半主动控制；车辆悬架；磁流变阻尼器　中图分类号：ＴＢ５３５．１；ＴＢ３８１　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００７　７５３７（２００２）０１…００５７　０５　

汽车行驶过程中，悬架系统应能够在多种路面　输入状态下，不同的行驶状态下（加速、减速、转弯、　制动）保证车辆舒适和安全。主动悬架是可以实现这　

一目的。但是，由于主动悬架系统的复杂性、高成本　

和高能耗，其实用性和广泛应用受到了极大的限制。　基于仅通过调节装置而改变悬架系统阻尼的半主动　悬架系统倍受关注。在半主动悬架系统中，应用机械　多级可调阻尼器和连续可变阻尼器是最广泛使用的　阻尼器［　。　近年来，磁流变阻尼器受到学术界和工业界的　

广泛研究和关注　Ｄｙｋｅ［　等人已进行了应用单个磁　流变阻尼控制三层建筑的试验。由于磁流变阻尼是　

通过电流改变，产生磁场变化改变磁流变液体的特　

性而产生阻尼的。它根除了机械阀控制开口大小的　机械响应滞后，其阻尼特性的改变响应快（毫秒级范　

围），同时还具有仅需用较小的输入功率和阻尼特陛　对温度不敏感等优点　。　。由于磁流变阻尼器的非线　性和建模困难性．真正的精确模型需要进行大量的　

第２Ｏ卷第６期　２００７年１２月　机械研究与应用　

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｖｏｌ　２Ｏ　Ｎｏ　６　

２０ｏ７—１２　

基于随机线性最优控制理论的车辆　

主动悬架控制器的设计研究　

易建军　，孙英策　，季白杨　，关懿峰　，董金祥。　

（１．华东理工大学机械工程系，上海２００２３７；２．杭州信雅达系统工程股份有限公司。浙江杭州３１００５３；　３．浙江大学计算机科学与工程学院。浙江杭州３１００２７）　

摘要：在基于１／４车辆单轮模型的基础上，笔者利用随机线性最优控制理论对车辆主动悬架ＬＱＧ控制算法进行设计，建立ＬＱＧ主　动悬架与相同参数的被动参数的动力学的仿真模型，并对模型进行仿真分析。仿真实验结果表明，ＬＱＧ随机最优控制方法　

能使汽车行驶的平顺性及安全性得到显著改善，在主动悬架控制技术中值得推广。　关键词：主动悬架；随机线性最优控制；车辆动力学；车辆模型　中图分类号：ＴＰ２９１．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—４４１４（２００７）０６—００３１—０４　Ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＬＱＧ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅｏｒｙ　

Ｙｉ　Ｊｉａｎ—ｊｕｎ　・　，Ｓｕｎ　Ｙｉｎｇ—Ｃｅ　，ｊｉ　Ｂａｉ—ｙａｎｇ　，Ｇｕａｎ　Ｙｉ—ｆｅｎｇ　，Ｄｏｎｇ　Ｊｉｎｇ—ｘｉａｎｇ。　

（１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　ｕｎｉｖｅｒｓ　ｏｆｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３７，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ　ｓｕｎｙａｒｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．。Ｌｉｄ．。Ｈａｎｇｚｌｗｕ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１００５３，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＺｈｅｊｉａｎｇ　ｕｎ　ｅ　，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１００２７，Ｃｈｉｎａ）　

２０１１年（第３３卷）第８期　汽车工程　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

２０１ｌ１３８　

基于制动与悬架系统的车辆主动侧翻控制的研究术　

卢少波，李以农，郑玲　

（重庆大学，机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４）　

［摘要］　为提高车辆抗侧翻能力，建立了１０自由度整车侧翻动力学模型，应用车辆动力学和轮胎力耦合特　

性，提出了一种基于差动制动和半主动悬架协同工作的车辆主动抗侧翻控制策略。通过对制动力矩的差动调节和　

半主动悬架阻尼力的适时匹配，实现对车辆侧翻的有效控制。根据子系统运动特性，设计了制动系统基于滑移率的　

积分滑模控制器和悬架系统灰模糊控制器。分别对制动、悬架控制及综合控制进行的鱼钩试验仿真结果表明，综合　

控制策略可有效降低危险时域车辆的侧倾角，相对于单一系统控制进一步提高了车辆抗侧翻能力。　

关键词：半主动悬架；综合控制；抗侧翻能力；差动制动　

Ａ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｒｏｌｌｏｖｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｂｒａｋｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　

Ｌｕ　Ｓｈａｏｂｏ．Ｌｉ　Ｙｉｎｏｎｇ＆Ｚｈｅｎｇ　Ｌｉｎｇ　

Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００４４　

ｌ　Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｆｏｒ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｏｌｌｏｖｅｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｖｅｈｉｃｌｅ，ａ　１０　ＤＯＦ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｒｏｌｌｏｖｅｒ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　

ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ　ｂｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｉｒｅ　ｆｏｒｃｅｓ，ａｎ　ａｃｔｉｖｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｒｏｌｌ—　

ｏｖｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｂｒａｋｅ　ａｎｄ　ｓｅｍｉ—ａｃｔｉｖｅ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．