車輛半主動(dòng)懸架技術(shù)發(fā)展綜述

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1、東北大學(xué)研究生考試試卷評(píng)分考試科目：車輛動(dòng)力學(xué)閱卷人：郭立新考試日期：2011.05姓名：沈丹丹學(xué)號(hào)：1000644注意事項(xiàng)1．考前研究生將上述項(xiàng)目填寫清楚2．字跡要清楚，保持卷面清潔3．交卷時(shí)請(qǐng)將本試卷和題簽一起上交東北大學(xué)研究生院車輛半主動(dòng)懸架發(fā)展文獻(xiàn)綜述1.前言車輛行駛時(shí)，由路面不平等因素引起振動(dòng)．影響乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性，甚至影響行駛速度，損壞車輛的零部件和運(yùn)載的貨物。同時(shí)車輛振動(dòng)也是車內(nèi)噪聲的主要來(lái)源。車輛減振主要是通過(guò)使用車輛懸架系統(tǒng)來(lái)完成。懸架系統(tǒng)是汽車的重要組成部分之一。汽車懸架系統(tǒng)是指連接車身和車輪之間全部零部件的總稱，主要由彈簧、減振器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三大部分組成，

2、其作用是傳遞車輪和車架之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架(或車身)的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車的平順行駛。根據(jù)懸架的阻尼和剛度是否隨著行駛條件的變化而變化，可將懸架分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。半主動(dòng)懸架是指懸架彈性元件剛度和減振器阻尼力之一或兩者均可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的懸架。2．半主動(dòng)懸架發(fā)展?fàn)顩r目前，半主動(dòng)懸架研究主要集中在調(diào)節(jié)減振器阻尼系數(shù)方面。阻尼調(diào)節(jié)可采用以下兩種方式：有級(jí)可調(diào)減振器阻尼調(diào)節(jié)和無(wú)級(jí)可調(diào)減振器阻尼調(diào)節(jié)。有級(jí)可調(diào)減振器通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置,使減振器的阻尼在“軟、中、硬”三檔之間變化。雖然其結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,但

3、在適應(yīng)汽車行駛工況和道路條件的變化方面有一定的局限性。無(wú)級(jí)可調(diào)減振器可采用連續(xù)阻尼可調(diào)減振器和電/磁流變減振器兩種方法。連續(xù)阻尼可調(diào)減振器是節(jié)流孔徑的調(diào)節(jié)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)或電磁閥來(lái)控制節(jié)流閥的流通面積連續(xù)調(diào)節(jié)阻尼。電/磁流變減振器是粘度的調(diào)節(jié)，使用粘度連續(xù)可調(diào)的電流變液體或磁流變液體作為減振液，從而實(shí)現(xiàn)阻尼無(wú)級(jí)變化。利用新型智能材料研制成的電流變和磁流變減振器,減振液黏性可根據(jù)施加在上下腔通路上的電場(chǎng)或磁場(chǎng)而調(diào)節(jié),阻尼無(wú)級(jí)變化,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本不高,且無(wú)液壓閥的振動(dòng)沖擊和噪聲,無(wú)須復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),是一種非常有發(fā)展前途的可調(diào)減振器。3.半主動(dòng)懸架控制策略研究現(xiàn)狀（1）天棚阻尼控制天

4、棚阻尼控制方法是最早提出的控制方法。在早期的半主動(dòng)懸架上得到了廣泛應(yīng)用，但天棚阻尼控制只解決了懸架系統(tǒng)的舒適性而沒(méi)有很好解決操縱穩(wěn)定性問(wèn)題。目前研究的重點(diǎn)是改進(jìn)型的天棚阻尼控制方法，綜合天棚和地棚阻尼控制的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的混合阻尼控制算法，可以兼顧平順性和操縱穩(wěn)定性的要求。（2）線性最優(yōu)控制以線性隨機(jī)最優(yōu)控制理論為基礎(chǔ)的最優(yōu)控制方法，是通過(guò)建立系統(tǒng)狀態(tài)方程提出控制目標(biāo)和加權(quán)系數(shù)，再應(yīng)用控制理論求解所設(shè)目標(biāo)下的最優(yōu)控制規(guī)律。它忽略了高階動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié),只能在特定的狀態(tài)下反映減振。（3）預(yù)測(cè)控制預(yù)測(cè)控制是在考慮了車輪處路面激勵(lì)相關(guān)性基礎(chǔ)上的最優(yōu)控制。由于車輛參數(shù)的時(shí)變性和非線性對(duì)系統(tǒng)性能的影響，

5、使具有預(yù)測(cè)控制性能的半主動(dòng)懸架研究具有一定困難。（4）H∞控制H∞最優(yōu)控制是在閉環(huán)系統(tǒng)各回路穩(wěn)定的條件下，相對(duì)于噪聲干擾的輸出取極小值的一種最優(yōu)控制方式。在車身質(zhì)量、輪胎剛度、減振阻尼系統(tǒng)、車輛結(jié)構(gòu)等存在不確定變化誤差時(shí)，采用H∞最優(yōu)控制可使車輛懸架系統(tǒng)的減振控制具有較強(qiáng)的魯棒性。（5）自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制考慮了車輛系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)變性，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)變化來(lái)調(diào)節(jié)控制策略。從而使系統(tǒng)逼近最優(yōu)性能。該方法主要有自校正控制和模型參考自適應(yīng)控制兩類控制策略。其中自適應(yīng)LQG方法是一種常用的自校正控制算法，LQG控制可有效地解決路面激勵(lì)輸入和傳感器測(cè)量的不確定性，自適應(yīng)可克服實(shí)際懸架控制

6、系統(tǒng)狀態(tài)和不確定性。（6）滑膜變結(jié)構(gòu)控制滑?？刂剖且环N非線性控制方法。它適用于線性或非線性系統(tǒng)，方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)模型參數(shù)的不確定性和外界擾動(dòng)具有高度的魯棒性?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性，這種控制策略與其它控制的不同之處在于系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”并不固定，而是可以在動(dòng)態(tài)過(guò)程中根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)(如偏差及其各階導(dǎo)數(shù)等)有目的地不斷變化，迫使系統(tǒng)按照預(yù)定“滑動(dòng)模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)，由于滑動(dòng)模態(tài)可以進(jìn)行設(shè)計(jì)且與對(duì)象參數(shù)及擾動(dòng)無(wú)關(guān)，這就使得變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應(yīng)、對(duì)參數(shù)變化及擾動(dòng)不靈敏、無(wú)需系統(tǒng)在線辯識(shí)，物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)?；？刂评碚摫旧磉€在發(fā)展之中,在懸架控制中實(shí)際應(yīng)用的條件還不成

7、熟。（7）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是以大量處理單元(神經(jīng)元)為節(jié)點(diǎn)，按某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所構(gòu)成的高度并行的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是具有自學(xué)習(xí)能力和大規(guī)模并行處理的能力，汽車半主動(dòng)懸架系統(tǒng)具有非線性特點(diǎn)，常規(guī)的控制策略對(duì)非線性系統(tǒng)有一定的局限性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制方法在車輛懸架控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。（8）模糊控制模糊控制是一種新型智能控制技術(shù)，與傳統(tǒng)控制相比，其系統(tǒng)的魯棒性好，尤其適用于非線性、時(shí)變和滯后系統(tǒng)。它的最大特點(diǎn)是允許控制對(duì)象沒(méi)有精確的數(shù)學(xué)模型，使用語(yǔ)言變量代