車輛半主動懸架技術發(fā)展綜述

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1、東北大學研究生考試試卷評分考試科目：車輛動力學閱卷人：郭立新考試日期：2011.05姓名：沈丹丹學號：1000644注意事項1．考前研究生將上述項目填寫清楚2．字跡要清楚，保持卷面清潔3．交卷時請將本試卷和題簽一起上交東北大學研究生院車輛半主動懸架發(fā)展文獻綜述1.前言車輛行駛時，由路面不平等因素引起振動．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載的貨物。同時車輛振動也是車內噪聲的主要來源。車輛減振主要是通過使用車輛懸架系統(tǒng)來完成。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、減振器和轉向機構三大部分組成，

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，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，可將懸架分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架。半主動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)需要進行調節(jié)的懸架。2．半主動懸架發(fā)展狀況目前，半主動懸架研究主要集中在調節(jié)減振器阻尼系數(shù)方面。阻尼調節(jié)可采用以下兩種方式：有級可調減振器阻尼調節(jié)和無級可調減振器阻尼調節(jié)。有級可調減振器通過控制旋轉閥的旋轉位置,使減振器的阻尼在“軟、中、硬”三檔之間變化。雖然其結構及其控制系統(tǒng)相對簡單,但

3、在適應汽車行駛工況和道路條件的變化方面有一定的局限性。無級可調減振器可采用連續(xù)阻尼可調減振器和電/磁流變減振器兩種方法。連續(xù)阻尼可調減振器是節(jié)流孔徑的調節(jié)，通過步進電機或電磁閥來控制節(jié)流閥的流通面積連續(xù)調節(jié)阻尼。電/磁流變減振器是粘度的調節(jié)，使用粘度連續(xù)可調的電流變液體或磁流變液體作為減振液，從而實現(xiàn)阻尼無級變化。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或磁場而調節(jié),阻尼無級變化,其結構簡單,制造成本不高,且無液壓閥的振動沖擊和噪聲,無須復雜的驅動機構,是一種非常有發(fā)展前途的可調減振器。3.半主動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。在早期的半主動懸架上得到了廣泛應用，但天棚阻尼控制只解決了懸架系統(tǒng)的舒適性而沒有很好解決操縱穩(wěn)定性問題。目前研究的重點是改進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)控制以線性隨機最優(yōu)控制理論為基礎的最優(yōu)控制方法，是通過建立系統(tǒng)狀態(tài)方程提出控制目標和加權系數(shù)，再應用控制理論求解所設目標下的最優(yōu)控制規(guī)律。它忽略了高階動態(tài)環(huán)節(jié),只能在特定的狀態(tài)下反映減振。（3）預測控制預測控制是在考慮了車輪處路面激勵相關性基礎上的最優(yōu)控制。由于車輛參數(shù)的時變性和非線性對系統(tǒng)性能的影響，

5、使具有預測控制性能的半主動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。在車身質量、輪胎剛度、減振阻尼系統(tǒng)、車輛結構等存在不確定變化誤差時，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的魯棒性。（5）自適應控制自適應控制考慮了車輛系統(tǒng)參數(shù)的時變性，通過自動檢測系統(tǒng)的參數(shù)變化來調節(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控制兩類控制策略。其中自適應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輸入和傳感器測量的不確定性，自適應可克服實際懸架控制

6、系統(tǒng)狀態(tài)和不確定性。（6）滑膜變結構控制滑?？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)，方法簡單，易于實現(xiàn)，對模型參數(shù)的不確定性和外界擾動具有高度的魯棒性?；Ｗ兘Y構控制表現(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“結構”并不固定，而是可以在動態(tài)過程中根據(jù)系統(tǒng)當前的狀態(tài)(如偏差及其各階導數(shù)等)有目的地不斷變化，迫使系統(tǒng)按照預定“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動，由于滑動模態(tài)可以進行設計且與對象參數(shù)及擾動無關，這就使得變結構控制具有快速響應、對參數(shù)變化及擾動不靈敏、無需系統(tǒng)在線辯識，物理實現(xiàn)簡單等優(yōu)點。滑?？刂评碚摫旧磉€在發(fā)展之中,在懸架控制中實際應用的條件還不成

7、熟。（7）神經(jīng)網(wǎng)絡控制神經(jīng)網(wǎng)絡控制是以大量處理單元(神經(jīng)元)為節(jié)點，按某種拓撲結構所構成的高度并行的非線性動力學系統(tǒng)，其特點是具有自學習能力和大規(guī)模并行處理的能力，汽車半主動懸架系統(tǒng)具有非線性特點，常規(guī)的控制策略對非線性系統(tǒng)有一定的局限性，神經(jīng)網(wǎng)絡的控制方法在車輛懸架控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景。（8）模糊控制模糊控制是一種新型智能控制技術，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、時變和滯后系統(tǒng)。它的最大特點是允許控制對象沒有精確的數(shù)學模型，使用語言變量代