汽车半主动悬架系统的研究

贾顺平

摘要：车辆悬架一般由阻尼元件和弹性元件组成。其作用是在车轮和车架之间传递力和扭矩，减轻不平路面对车架的冲击载荷，保证车辆的操纵稳定性和行驶平稳性。通常，被动悬架的阻尼和刚度在设置后保持不变。车辆行驶时，容易受到不平路面和外界的干扰，因此很难提供良好的运行稳定性和平顺性。半主动悬架可以根据车辆的行驶条件和路面干扰输入来调节系统的阻尼和刚度，克服被动悬架适应性差的缺点，提高悬架系统的性能。

关键词：汽车；半主动；悬架系统

引言

汽车在行驶过程中受来自地面不平度的影响，会产生不同程度的振动，而悬架系统作为汽车底盘的重要组成部分之一，能够减缓不平路面对车辆产生的冲击力，提高乘客乘坐的舒适性。汽车的悬架系统主要由弹性元件、减震器和导向机构等组成，分别起到缓冲垂向作用力、抑制车身振动、按轨迹运动的作用。良好的悬架可以改善汽车行驶的平顺性和操纵过程的稳定性，因此，如何提升悬架系统的性能成为汽车领域亟待解决的关键问题之一。

1汽车主动悬架控制系统组成

1.1传感器

传感器可以感知车辆的状态和路面情况，包括车速、加速度、转向角度、路面高低等参数，并将这些参数转换成电信号，传输给控制器进行处理。汽车主动悬架系统的传感器一般包括加速度传感器、转向角传感器、车速传感器、悬架位移传感器、路面高度传感器等。加速度传感器可以感知车辆的加速度和减速度，转向角传感器可以感知车辆的转向角度，车速传感器可以感知车辆的速度，悬架位移传感器可以感知车辆悬架系统的位移和变形，路面高度传感器可以感知路面的高度和变化。这些传感器可以将感知到的信息转换成电信号，传输给控制器进行处理和分析，从而实现对悬架系统的实时控制和调节。通过这些传感器的协同工作，汽车主动悬架系统可以实现对车辆运动状态和路面情况的精准感知和控制，提高车辆驾驶的稳定性、舒适性和安全性。

1.2控制器

控制器是汽车主动悬架控制系统的核心部件，负责接收传感器信号，分析车辆状态和路面情况，然后根据预设的控制策略，控制悬架系统的工作状态。控制器一般采用微处理器或者数字信号处理器，具有高速计算和实时响应的能力。汽车主动悬架控制系统的控制器是一种电子控制模块，通过传感器收集车辆的动态信息，如车速、加速度、转向角度、路面状况等，然后根据预设的算法和参数，控制悬架系统的阻尼、弹性、高度等参数，以提高车辆的稳定性、舒适性和安全性。主动悬架控制系统的控制器通常由微处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口等组成。它可以与其他车辆系统进行集成，如车身稳定控制系统、自适应巡航控制系统等，以实现更高级别的车辆控制和自动化驾驶功能。

1.3液压系统

汽车主动悬架控制液压系统是一种利用液体传递力量的悬架系统，通过液压泵将液体压力传递到悬架系统中的液压缸，从而控制车辆的悬架高度和硬度。该系统可以根据车辆的行驶状态和路面情况实时调整悬架的阻尼和弹性，以提高车辆驾驶的稳定性、舒适性和安全性。汽车主动悬架控制液压系统通常由液压泵、液压缸、液压阀、传感器和控制器等组成。液压泵负责将液体压力传递到液压缸中。液压缸是一种将液压能转化为机械能的装置，它通常由一个活塞和一个与之配合的缸体组成，当液压油进入液压缸的缸腔时，活塞会受到液压力的作用而运动，从而产生机械能。液压阀控制液体的流动和压力。传感器用于监测车辆的动态信息。控制器则根据传感器的数据和预设的算法和参数，控制液压阀的开关，从而实现悬架系统的调节。相比于传统的机械悬架系统，主动悬架控制液压系统具有更强的灵活性和更快的响应速度，可以根据不同的驾驶条件和路面情况进行实时调节，提高车辆的可操控性和驾驶舒适性。

2汽车半主动悬架系统控制

2.1随机线性最优控制

随机线性最优控制是由于路面对车轮的激励是一随机过程，他的理论依据就是线性二次高斯控制，由于其不必知道要求的性能参数去明确闭环极点所处位置，可以通过响应曲线得知最佳状态及控制变量的相关数学模型，得出输出参数，故而大多采用在控制策略的设计当中。该数学模型的建模一般是依据于工作经验所得，由于输入参数的种类比较多，所以也对技术管理人员提出了更高的要求，要求其对输入参数进行解析，最终实现减振效果的提升。在达到最优控制之后，还应该及时地对该系统的反馈进行收集并作出进一步优化升级，进一步去完善该系统的性能。

2.2模糊控随机线性最优控制是依据于经验进行

建模，该模型较为复杂，控制效果不是很理想，而模糊控制不需要建立太精确的模型，所以也减小了建模时所产生的误差，把多个变量参数进行了范围规定，所以应用该控制技术可以减少电子控制单元的存储空间，费用降低。该系统可以提高响应效率，使得控制更加高效，但控制不是很精确。文献中查得使用该控制技术，即使车辆运行在极为不平整路面时，悬架的可靠性较好，同时执行器也在可靠地工作范围内。所以该控制技术在汽车设计中广泛采用，同时有利于人工智的优化。

2.3神经网络控制

该控制技术在人工智能时代逐渐引起人们的重视，该技术是一种具有并行分布式特点的处理系统，可以像人类一样进行分析处理问题，它可以独立的通过传感器进行知识的获取，分析这些知识有无关联性，把具有关联性的知识进行存储记忆，故而他有良好的自适应性、容错性及推理能力。该电子控制单元通过一次次的学习可以提高该单元的推理分析能力，从而使得半主动悬架系统的控制越来越趋于期望值。该技术有着很优越的减振效果，也有着很大的发展空间，厂家技术人员通过对行驶工况进行数据积累及分析，极力地提高该技术的控制优越性，使该技术得到更广泛的应用。

2.4自适应与自校正控制

自适应与自校正控制技术是将传感器搜集到的信息传输到电子控制单元中，然后与寄存器中存储的参数中选择与当前传输进来最接近的参数，然后对执行器进行控制。正常情况下，该技术可依据不同的输入参数进行自适应调整及控制，但在较复杂工况时，该技术控制精度不高，运算较为复杂，而为实现较为精确地控制，寄存器中存储信息量较为庞大。而输入的参数受路面激励及车辆自身参数变化的影响，所以输入参数不能及时、精确地输入，故而在实际复杂的工况下，该控制技术下的电子控制单元的控制精度及响应性会极大地降低。

结语

半主动悬架相比被动悬架有着很大优势，但同时也存在着成本，能耗和响应速度等问题。成本方面，我们还需要加大科研投入，研发新材料、新工艺并做好产业化，多方面降低成本。能耗方面，国内有些学者通过在悬架上增设能量回收装置，在悬架振动时吸收能量，在需要能量时在释放出来。为提高悬架响应速度，国内外开始研究电磁悬架，这种悬架的响应速度很快，极大提高了车辆行驶的舒适性和安全性。随着新技术不断发展，智能、环保、安全将是半主动悬架技术发展的重要方向。

参考文献

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