淺談計算機仿真技術應用于汽車電子懸架系統

王來麗 田雪萍 王海峰

摘 要：隨著人們生活水平的提高，汽車越來越普及，汽車設計者對汽車的操縱性和舒適性不斷改進提高，計算機仿真控制被有效應用于現代汽車懸架系統的設計當中，電子控制懸架系統能使懸架隨不同的路況條件和行駛狀態做出不同的反應既能使汽車的乘坐舒適性達到令人滿意的狀態，又能使汽車的操縱穩定性達到最佳狀態。本文首先介紹了計算機仿真技術的發展，電子控制懸掛系統的原理與主要結構，然后介紹了計算機仿真技術在汽車電子懸掛系統的應用特點。

關鍵詞：計算機仿真技術員；控制；汽車電子懸架系統

隨著計算機仿真技術、汽車傳感器技術的飛速發展，電子控制的懸架系統在汽車上已得到了廣泛的應用。計算機仿真技術一種基于計算機科學計算與控制的信息處理技術。汽車懸掛系統是車架與車橋之間的彈性連接傳力裝置。基于計算機仿真技術的電子控制懸架系統可從行駛舒適性和安全性出發，使懸架的彈簧剛度和減振器的阻尼力隨汽車行駛狀態而變到最佳狀態。下面分別介紹一下計算機仿真技術及在汽車電子懸架系統的應用。

1 計算機仿真系統的特點

計算機仿真（Computer Simulation）又稱計算機模擬（Computer Analogy），它是分析和研究系統運行行為、揭示系統動態過程和運動規律的一種重要手段和方法，是系統仿真的一個重要分支。系統仿真就是建立系統的模型，并在模型上進行實驗的過程。計算機仿真就是對研究實體進行建模，然后通過計算機編程研究目標在具體參數以及各種環境條件改變的情況，達到全面認識和掌握研究目標特性的目的。計算機仿真技術具有實用、經濟、安全、可靠、靈活、可多次重復使用的優點，己經成為現代對許多復雜系統（工程的、非工程的）進行分析、設計、試驗、評估的必不可少的手段。它是以數學理論為基礎，以計算機和各種物理設備為工具，隨著計算機技術、計算技術、圖形圖像技術、復雜系統建模技術和專業建模技術的發展而發展的利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗仿真研究的一門綜合技術。

2 電子控制懸掛系統的原理與主要結構

懸架系統是影響汽車駕駛及乘坐舒適性和操縱穩定性的主要部件，是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。汽車懸掛系統就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器構成的整個支撐系統。懸掛系統應有支撐車身的功能，改善乘坐的顛簸感覺，不同的懸掛系統設計會使駕駛者有不同的乘坐感受。外表看似簡單的懸掛系統綜合多種作用力，決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性，是現代轎車十分關鍵的部件之一。常見的懸掛系統結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別系統則還有緩沖塊、橫向穩定桿等。計算機仿真系統的電控單元控制懸掛系統可根據車載重量、路況條件、行駛速度等來調節懸掛系統的剛度、減振器阻尼力以及車身高度。從而使車輛在各種行駛條件下均可獲得最佳的行駛平穩性和操縱協調性。

有多種不同類型的電子控制懸掛系統，以大眾汽車的電子控制空氣彈簧懸掛系統為例，電子控制懸掛系統主要由空氣壓縮機、干燥器、車身高度傳感器、帶有減振器的空氣彈簧、懸掛控制執行器、懸掛控制選擇開關、懸掛用電控單元等組成。在汽車行駛過程中，電控單元不停地接收車身高度傳感器、加速度傳感器（即油門動作傳感器）、制動傳感器、轉向傳感器以及車速傳感器輸出的信號并進行運算、分析和判斷，最終向執行器輸出控制信號，控制車身高度和懸掛剛度。

3 計算機仿真技術在汽車懸掛系統的應用特點

電控單元中計算機仿真控制懸掛系統的主要優點有：為提高汽車正常行駛時乘坐的舒適性，可以將彈簧剛度設計得較小，以使車身的自然振動頻率盡可能的低。為提高汽車的操縱穩定性，使汽車的行駛安全性明顯提高，可以將汽車懸掛抗側傾，抗縱擺的剛度設計得比較大。將車輪快速提起，避開障礙物，可以在車輪碰到障礙物（如磚、石等）時，提高汽車的通過性。電控單元可以在汽車載荷變化，在不平路面上行駛時自動保持車身高度不變。仿真技術可以防止汽車制動時車頭的下沖。提高汽車轉彎時的操縱穩定性，可以避免汽車轉彎時車身向外傾斜。為提高車輪與地面間的附著力，可以減小輪跳離地面的傾向。

4 總結

計算機仿真技術是研究和分析系統運行行為、展現系統動態過程和運動規律的一種重要形式手段和方法。計算機仿真新技術的快速發展和計算機仿真技術所表現的實用性和前景效益是相當大的。特別近年來在仿真方法、技術研究、機械系統仿真應用等方面都取得了顯著的成就。因此，計算機仿真技術在多方領域有廣泛的應用。

[參考文獻]

[1]蘇玉利，王巖峰.豐田系列轎車電子控制懸架的檢修[[J].輕型汽車技術.2002（12）.

[2]陳家瑞.汽車構造（第四版）[M].人民交通出版社.2003：p92-100.

[3]余志生，等.北京：車理論機械工業出版社.2006.

[4]范成建，熊光明，周明飛.虛擬樣機軟件MSC.ADAMS應用與提高[M1].北京：機械工業出版社.2006.