汽車懸架控制方法及研究趨勢

段輝

（武漢理工大學汽車工程學院 430070)

0 引言

懸架最主要的功能是將車輪與車架之間產(chǎn)生的力和力矩進行相互傳遞，并在汽車遇到不平路面時，緩沖由不平路面?zhèn)鬟f給車架或車身的沖擊力。通過懸架系統(tǒng)中的減振器衰減由此引起的振動，以保證汽車具有良好的行駛平順性。

1 懸架分類介紹

1.1 汽車懸架分為3種主流類型

非獨立懸架與另外2種類型懸架最大的不同，在于它的左右車輪都安裝在1根車軸上。這導致的后果是車輛行駛中，一側(cè)車輪碾壓過障礙物受到?jīng)_擊時會引起相對應一側(cè)車輪的垂直運動，從而使整個車身出現(xiàn)傾斜與振動。

獨立懸架的左右兩車輪則是通過兩段不同的車軸安裝，這使得左右車輪可以單獨運動，互不影響，既一側(cè)車輪的振動對另一側(cè)車輪沒有力的作用。

半獨立懸架的不同之處在于懸架縱臂與扭轉(zhuǎn)梁的連接點位置，連接點位置的不同會引起懸架的特性不同。連接點位置離車輪中心軸線越遠，則懸架特性越接近于獨立懸架，車輛此時的乘坐舒適性和行駛平順性越優(yōu)異，但隨之而來的是車輛過彎時側(cè)傾角度過大。

1.2 汽車懸架控制原理

傳統(tǒng)的懸架控制為被動控制，即電控單元不需要對懸架系統(tǒng)輸入任何能量。半主動懸架主要指電控單元通過執(zhí)行器輸入少量能量以調(diào)節(jié)阻尼參數(shù)的控制。主動控制則為電控單元通過控制機構(gòu)給懸架系統(tǒng)施加一定的控制力，以達到改變懸架阻尼和剛度的目的。

2 汽車懸架控制系統(tǒng)的控制方法

2.1 自適應控制方法

自適應控制方法主要采用自校正控制策略。自校正控制策略在非線性車輛主動懸架系統(tǒng)上的運用，使得車輛能夠適應在不同工況和不同載荷下懸架元件特性的變化，并及時反饋給電控單元以降低車身的振動頻率和幅度。其關(guān)鍵之處在于電控單元根據(jù)實時輸入信號，從設(shè)置好的存儲器中自動匹配出最符合當前路況的控制參數(shù)。

2.2 預見控制方法

預見控制方法的主要原理為電控單元在對輸入信號做出判斷并準備發(fā)出控制指令時，不只是考慮系統(tǒng)當前所處的狀態(tài)，它還要將系統(tǒng)未來可能出現(xiàn)的目標值或者其它方面的干擾考慮進來，然后進行綜合評判之后對執(zhí)行器發(fā)出最終控制指令。預見控制方法的廣泛運用，大大的提升了控制單元的響應速度以及控制的靈敏性。

2.3 智能控制方法

目前，智能控制方法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有巨量并行性和可學習性的特點，當系統(tǒng)再次遇到類似信號時能做出快速與準確的反應，這也是其與傳統(tǒng)控制方法的區(qū)別所在。模糊控制方法指在隨機激勵作用下，通過模糊推理分別構(gòu)成主動和半主動控制規(guī)則，并使用此規(guī)則進行計算機模擬分析來控制車體的俯仰振動和垂直振動。

2.4 復合控制方法

汽車懸架的控制方法發(fā)展至今已經(jīng)延伸出了很多種類，將各種不同的控制方法進行整合，相互補充取得最佳的懸架控制效果是當前研究工作的重點方向。復合控制方法的產(chǎn)生，不僅使懸架系統(tǒng)的建模與控制更加便捷高效，而且對于懸架整體性能的改進與提升也有顯著的推動作用。

3 研究趨勢

汽車懸架控制系統(tǒng)今后的研究方向以控制的精確性、有效性、低耗能與低成本為主。目前，各個單獨的控制方法都較為成熟，而將其進行交叉融合就顯得尤為重要，這也是汽車懸架控制系統(tǒng)有較大提升空間的一方面。所以應著重結(jié)合非線性控制理論與智能控制技術(shù)，不斷完善和發(fā)展汽車懸架控制方法，以獲得更加優(yōu)異的懸架性能。

由于汽車懸架系統(tǒng)中采用了很多的I/O接口和控制單元等元器件，因此提高元器件的集成度以及可靠度，是設(shè)計師們要面對的問題。磁流變減振器是通過改變減振液粘性以達到調(diào)節(jié)阻尼的目的，由于此類減振器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、反應靈敏和無沖擊等特點，已成為當下的研究熱點，具有廣闊的市場與前景。