半主動(dòng)懸架振動(dòng)控制方法研究文獻(xiàn)綜述

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1、文獻(xiàn)綜述半主動(dòng)懸架振動(dòng)控制方法研究一、前言由于現(xiàn)代生活的不斷提高，汽車已經(jīng)步入很多人的生活之中。人們對(duì)汽車的要求已經(jīng)不僅僅是滿足交通便捷，更是對(duì)汽車的安全和舒適性提出了更高的要求了。汽車懸架系統(tǒng)是指車身與車軸之間的一切力連接裝置的總稱，是提高汽車平順性和操縱穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)之一。[1]對(duì)汽車懸架的振動(dòng)控制始終是衡量汽車性能的一個(gè)重要指標(biāo)，是影響車輛行駛平穩(wěn)性和駕駛舒適性以及汽車零部件壽命的重要因素。不合格的懸架非但不能帶來舒適感，還會(huì)加速零件的老化，產(chǎn)生噪音影響環(huán)境，嚴(yán)重的可能會(huì)有引起操作失誤，釀成交通事故。所以當(dāng)

2、前對(duì)車輛懸架的振動(dòng)控制研究是一個(gè)重要的課題。目前懸架振動(dòng)的控制系統(tǒng)大致分為3種：被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。長(zhǎng)期以往，被動(dòng)懸架占據(jù)著統(tǒng)治的地位。由于它的各種參數(shù)，比如剛度、阻尼等是固定不變的，這樣的懸架系統(tǒng)對(duì)路面的適應(yīng)性差，不能同時(shí)保證汽車的操縱舒適性和行駛穩(wěn)定性。主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)雖然能兼顧操縱的舒適性和行駛穩(wěn)定性，獲得一個(gè)優(yōu)質(zhì)的隔振系統(tǒng)，但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜,能耗大，成本高，測(cè)量精度要求高等原因,至今任停留在實(shí)驗(yàn)室或真車實(shí)驗(yàn)階段。而半主動(dòng)懸架結(jié)合了被動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架的特點(diǎn)，可根據(jù)不同的路面情況、載荷重量、行駛速度等條

3、件，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的阻尼，使車輛具有較好的舒適性和行駛穩(wěn)定性[2];更因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，較高的性能，制造方便，幾乎不需要向系統(tǒng)提供能量而擁有廣闊的應(yīng)用前景，特別是電、磁流變減振器的出現(xiàn)，加快了半主動(dòng)懸架產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。[3]二、主題1、半主動(dòng)懸架的發(fā)展1974年由CrosbyKarnop首先提出半主動(dòng)懸架控制。它的架構(gòu)如圖1所示。它由可變特性的彈簧和減震器組成。它的工作原理是：根據(jù)彈簧相對(duì)車輪的速度響應(yīng)、加速度響應(yīng)等反饋信號(hào)，通過輸入少量控制能量調(diào)節(jié)彈簧的剛度或減振器的液力阻尼,改善懸架的振動(dòng)特性。通常以調(diào)節(jié)減震器的阻尼

4、為主，即將減震器作為懸架的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它可分為人工調(diào)節(jié)和傳感器自動(dòng)調(diào)節(jié)。1984年日產(chǎn)又研制出電子聲納調(diào)節(jié)車輛懸架的方法，它可以預(yù)測(cè)路面信息，以及時(shí)調(diào)整減震器柔和、適中、穩(wěn)定這3種狀態(tài)。1994年,Prinkos等人又研制出電流變和磁流變阻尼器，組成了新型半主動(dòng)懸架。圖1：半主動(dòng)控制的簡(jiǎn)化模型2、磁流變阻尼器的設(shè)計(jì)早期的可變阻尼器主要是可調(diào)節(jié)節(jié)流孔的油液阻尼器，它在快速調(diào)節(jié)中容易引起流量的嚴(yán)重脈動(dòng)，影響減振效果。磁流變阻尼器利用磁流變液的流變性能受外加磁場(chǎng)控制的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)阻尼的控制，具有反應(yīng)快、所需能量少、穩(wěn)定性好、

5、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，目前已受廣泛關(guān)注，稱為新的研究熱點(diǎn)。磁流變液的流變性能是通過它的動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力隨外加磁強(qiáng)度的增加而增加來實(shí)現(xiàn)，并且變化過程是可逆的。利用這個(gè)性質(zhì)，可以在短時(shí)間內(nèi)改變磁流變液的力學(xué)性能，使其由液態(tài)變?yōu)榘牍虘B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)外加磁場(chǎng)改變阻尼液、使半主動(dòng)減震器自動(dòng)調(diào)節(jié)阻尼力的功能。由于車輛阻尼器的行程較大，并且根據(jù)車輛有嚴(yán)格的的尺寸設(shè)計(jì)要求，車輛的磁流變阻尼器不能采用擠壓模式，而通常采用剪切模式和流動(dòng)模式共同作用，即混合工作模式。它的原理如圖2所示，阻尼器內(nèi)腔充滿磁流變液，活塞在工作缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，活塞將工作

6、缸分為左右兩部分，電磁線圈繞制在活塞軸上，引出電源線。當(dāng)活塞在工作缸內(nèi)反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)來控制工作缸內(nèi)的磁流體液的流動(dòng)特性，從而改變左右缸之間的壓力差，實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼力的調(diào)節(jié)。圖2混合模式磁流變阻尼器的工作原理3、車輛懸架自適應(yīng)模糊控制法目前，汽車懸架已經(jīng)可以利用微處理器對(duì)其控制。運(yùn)用較優(yōu)的控制方法，得到較高的減振效果，并消耗盡可能少的能量，是今后發(fā)展的趨向。針對(duì)不同的類型和角度，我們對(duì)車輛懸架的控制方式大致可分為：最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。最優(yōu)控制是根據(jù)一個(gè)精確地函數(shù)，通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算該函

7、數(shù)取極值時(shí)的輸入。自適應(yīng)控制可以自動(dòng)檢測(cè)體統(tǒng)的參數(shù)，從而保持系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)。模糊控制使用語(yǔ)言變量替代數(shù)字變量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種并行分布式處理系統(tǒng)，規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這里著重介紹模糊控制法。車輛懸架模糊控制法是近來迅速發(fā)展的新型控制方法，它最大的特點(diǎn)是不用精確的輸入模型，使用語(yǔ)言變量來代替數(shù)字變量。這種方法類似人的經(jīng)驗(yàn)，接近智能控制。由于模糊控制需要根據(jù)參數(shù)反復(fù)修改、計(jì)算，一旦確定就不會(huì)改變，它會(huì)對(duì)線性時(shí)變系統(tǒng)、非線性高階系統(tǒng)和含干擾系統(tǒng)造成一定的影響。因此需要做到要簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?。如圖3為半主動(dòng)懸架模

8、糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)單半主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)圖上發(fā)展而來。它的基本原理是：將給定值與標(biāo)準(zhǔn)值想比較，得到誤差e，再計(jì)算出誤差變化ec，然后量化模糊成E、EC，根據(jù)模糊規(guī)則得出模糊控制量U，最后將其反模糊化、量化后輸入到被控對(duì)象中。如此反復(fù)循環(huán)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的模糊控制。在這里，可以對(duì)多個(gè)精確輸入進(jìn)行組合，不同的組合輸出不同的結(jié)果，然后分別計(jì)算出相應(yīng)的控制