半主動懸架的仿真模擬淺析

熊江勇，李重重，王振宇，徐雷州，黃鎮穎，高玉

摘 要：半主動懸架能夠在不同道路條件下對懸架阻尼參數進行調節和變化，來適應不同的道路環境。文章通過MATLAB SIMULINK來進行仿真模擬模型汽車，來達到實驗的目的。通過本次實驗，計算出每個關節的運動效果，易于調整懸架的運動學，優化車輪運動。同時發現 ?磁流變懸架應用前景廣泛。

關鍵詞：半主動懸架;阻尼參數;仿真;磁流變

中圖分類號：U463.33 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）23-141-02

Simulation Analysis of Semi-active Suspension*

Xiong Jiangyong， Li Chongchong， Wang Zhenyu， Xu Leizhou， Huang Zhenying， Gao Yu

（College of Automotive Engineering， Nanjing Vocational College of Information and Technology， Jiangsu Nanjing 210013）

Abstract： Semi-active suspension can adjust and change the damping parameters of suspension under different road conditions to adapt to different road environment. This paper SIMULINK through MATLAB simulation to simulate the model car， to achieve the purpose of the experiment. Through this experiment， the motion effect of each joint is calculated， and the kinematics of suspension can be adjusted easily and the motion of wheels can be optimized. It is also found that magnetorheological suspension has a broad application prospect.

Keywords： Semi-active suspension; Damping parameters; Simulation; Magnetorheological

CLC NO.： U463.33 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-141-02

1 半主動懸架的發展

半主動懸架是指通過傳感器感知路面狀況和車身姿態，對阻尼參數進行調節，從而改善汽車行駛平順性和穩定性的一種可控式懸架系統。傳統懸架參數一經選定就難以改變，因此在設計過程中通常尋找一個最佳的折中方案來確定參數。也就是只有在特定工況下，汽車的性能才是最佳的;一旦工況發生改變，其性能將會變差，這意味著傳統懸架難以同時滿足舒適性和穩定性的要求，從而限制了汽車性能的進一步提高。半主動懸架就是這樣一種可控懸架，它不改變懸架剛度而只改變懸架阻尼，來實現對懸架性能的調節，因此也稱之為阻尼可控式懸架。其結構相對簡單，成本低廉，性能優良，有廣泛的應用前景。

2 半主動懸架仿真測試

在實驗中，很多學者都在與其他車型相比，討論所有車型的半主動懸架的各種控制器的設計時（針對整車車型要少得多），整車模型的[1]仿真應用具有更大的影響，使仿真結果更接近準確。使用模擬實驗的主要目的是降低實驗測試的成本，縮短測試時間。本文的主要目的是應用模型整車，將傳統的前輪阻尼器和后輪阻尼器與SAS（半主動懸架）相結合，引入MATLAB SIMULINK等仿真環境。MATLAB環境對于方便地模擬車輛模型非常有用。很多轎車的舒適性和道路操縱性能主要取決于減振器的阻尼特性[2，3]。

SAS的概念思想是用連續可調元件代替主動執行機構，該元件可根據運動的瞬時條件改變或改變能量耗散的速率。SAS只能改變減振器的粘滯阻尼系數;它不會增加懸掛系統的額外能量。

雙橫臂懸架也可稱為雙“A”臂。如果上臂和下臂長度不等，則稱為短長臂懸掛。對于前輪提供的ATV SLA原因如下：上臂通常較短，以誘導負彎度作為懸吊（上升）。當車輛在轉彎時，車身側傾會導致內車輪產生正的外傾角增益。外車輪由于較短的上臂也顛簸和獲得負彎度。這對于外胎尤其重要，因為在轉彎時，重量會轉移到外胎上。SLA懸架的另一個優點是，它能盡可能快地計算出每個關節的運動效果，易于調整懸架的運動學，優化車輪運動。計算ATV中不同區域的負載也很容易，這樣可以設計出更優化的輕量級部件。缺點是它比其他系統（如麥弗遜式）稍微復雜一些[4-5]。由于在懸架設置內的組件數量增加，它的使用時間要長得多，而且比等效的麥克弗森設計更重。磁流變液用于阻尼器具有以下優點：

磁流變（MR）流體對[6]減振應用前景十分看好。具有可控流體的阻尼器通常稱為流變性流體。磁流變流體的性質是由非導電載體流體中的極化粒子決定的。這些粒子被極化后，液體變得非常粘稠，很難移動，反應速度更快，以毫厘秒為單位。

半主動系統只能改變減振器的粘性壩平系數，不能給懸架系統增加能量。雖然半主動懸架的干預受到限制（例如，控制力的方向永遠不可能與當前懸架的速度方向不同），但半主動懸架的設計成本更低，消耗的能量也要少得多。最近對半主動懸架的研究縮小了半主動懸架系統和全主動懸架系統之間的差距。在主動懸架中，功率消耗非常大（至少占發動機功率的10%），但對于SAS來說，來自電池的能量就足夠了。在停電時，主動懸架是完全不活動的。由于上述原因，普遍認為和觀察到SAS在懸架懸浮液中非常有用。

3 結論

本文討論了ATV全車動態模型的基本原理。本文的首要任務是為仿真軟件，特別是SAS，提供一個實現ATV行為

的簡易方法。正如前面所討論的，SAS被認為是ATV在特定地形下的道路處理能力的最佳解決方案，適用于各種動態試驗項目，包括爬坡試驗、速度試驗、交流加速試驗、機動性試驗和耐久力試驗。預期的豎向位移結果，以及縱向和橫向的加速度都要控制在預期的水平上。在此基礎上，通過增加縱向自由度、縱向自由度和橫向自由度。將道路激勵輸入添加到方程中。介紹了提高ATV駕駛員駕駛舒適性的設計要點，并給出了較好的操縱性能。

參考文獻

[1] 陳家瑞.汽車構造[M].第三版.北京：機械工業出版社，2009：199- 225.

[2] 姚嘉伶，蔡偉義，陳寧.汽車半主動懸架系統發展狀況[J].汽車工程，2006，28（03）：276-280.

[3] Lauwerys C， Swevers J， S as P. Model Free Control Design for a Semi-active Suspension of a Passenger Car[C]. Proceedings of ISMA， 2004：75-86.

[4] 琚龍玉，李仲興，江洪，等.附加氣室容積可調空氣懸架多目標參數匹配[J].汽車技術，2014，（06）：29-33.

[5] 陳龍，江浩斌，周孔亢等.半主動懸架系統設計及控制[J].機械工程學報，2005，41（05）：137-141.

[6] 趙開林.汽車半主動懸架模糊控制研究[D].南昌：華東交通大學， 2007.

[7] Araki Y. Preview control of active suspension using disturbance information of front wheel [J]. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers， 1994 ，60（578）：3405-3408.

[8] Choi S B， Lee H K， Chang E G. Field Test Results of a Semi-active ER Suspension System Associated with Skyhook Controller [J]. Mechatronics， 2001，（11）：345-353.

[9] 高明宏.基于機電相似理論的帶附加氣室空氣懸架建模與分析[D].鎮江：江蘇大學，2013.

[10] 余志生.汽車理論[M].第五版.北京：機械工業出版社，2009：203- 251.

[11] Hagan M T， Menhaj M B. Training feedforward networks wi.