淺析汽車底盤主動懸架控制方法

吳建林

摘 要：本文對于汽車底盤懸架主動控制系統的一些基本的類型以及其特點分別進行了詳細的綜述，然后對它們最近的技術發展和應用情況分別作了簡要的分析和介紹。最后本文重點通過分析和系統地討論了主動控制系統懸架在汽車系統中經常需要用到的幾種底盤懸架控制的手段，希望讀者可以對其起到一定可以借鑒的作用。

關鍵詞：懸架系統;主動控制;汽車底盤

0 引言

實際上汽車主動懸架各方面的性能會對于汽車的行駛操縱的穩定性、行駛的平順性以及車輛行駛的速度等等產生非常重要的影響。在我們的日常生活中，汽車的行駛速度與汽車操縱的穩定性行駛的平順性車輛懸架不能做到很好的平衡，并且在人們宏觀的感受上往往是相互矛盾，對于汽車懸架這樣的傳統控制系統沒有辦法很好地解決這個復雜問題。但是隨著汽車測控系統技術、電子技術、機械動力學等這些重要應用領域的技術飛速發展，汽車主動懸架的系統也慢慢地發展起來并且發展比較迅速。本文對汽車底盤主動懸架的控制系統和方法的問題進行了一定的分析和深入研究。

1 汽車懸架系統的控制方法

現階段，汽車底盤主要是通過使用先進的微處理器技術來控制各種汽車的懸架，使用優良的控制方法。應用于汽車懸架的控制系統一般的情況下都主要是通過利用各種相關的振動傳感器技術來實時獲得整個車身的絕對速度、車身的相對于整個車輪的相對旋轉速度以及相對于車身的加速度等。這些振動控制數據的信息，通過系統中的計算機對數據進行了處理之后發出相對應的振動控制指令，從而對減振器實現了控制。由系統中的振動控制電機或者系統中的傳感器來執行對于減振器的阻尼控制力或者減振器的阻尼控制系數分別進行調節。

1.1 隨機最優控制

隨著我國現代主動控制技術和理論的廣泛應用，提出了主動懸架隨機最優控制的方法。主動架最優控制的設計目標主要是為了提高自動駕駛汽車的平順性和車輛的操縱穩走性，反映在主動架的物理設計量上就是為了提高懸架的接地性，限制懸架的動撓度，同時還要相應地降低對主動架控制系統能量的要求和消耗。這種隨機最優控制的方法，通過建立系統的狀態控制方程式提出的控制目標及其加權控制系數，來進行汽車底盤主動懸架控制。與傳統的天棚阻尼器等隨機控制方式的應用相比，由于最優控制考慮了對系統中其他更多變量的控制和影響，因而隨機最優控制的效果更好。而且，現代主動架控制方式的廣泛應用，主要是在系統的控制軟件設計方面可以做一些小的改善，并不明顯地增加系統的難度和復雜性。

1.2 預見控制

預見和超前控制主要是前后四輪懸架的運動協調控制，當汽車系統在行駛中遇到較大或突變的干擾時，由于傳感器能量控制力供應的峰值和傳感器元件質量響應速度的較大限制，系統很可能無法準確地輸出系統所需的狀態和控制力。而汽車的預見和超前控制，由于通過某種控制方法可以提前地檢測得到前方車輛和道路的控制力狀態變化，使得系統游刃有余地及時采取了相應地控制措施。它的基本控制方法主要有以下兩類：一種方法是將控制前輪懸架的運動狀態和控制力信息直接作為控制后輪懸架傳動器前饋的信息;第二種方法是對四輪全進行了預見和超前控制，由于超前控制預測了汽車的路面控制力輸入，因而使汽車系統的控制性能可以有較大幅度的改善和提高。從系統控制理論上角度來看，這種控制系統的效應能使車取得最為理想的控制效果，但是還需要在車上設置特殊的傳感器。

1.3 自適應控制

這種自適應策略對于車輛的參數以及路面傳感器輸入的變化都進行了綜合的考慮，從而實時自動調整受控對象反饋的參數。目前汽車懸架自動控制系統中可以應用自校正和自適應控制的方法。所謂自校正適應控制就是把自校正控制器的參數整定和受控對象自身振動參數的在線自動識別控制相結合。所謂模型參考自適應控制就是指在受控車輛自身振動參數的狀態或者是外界環境激勵的條件參數出現了變化的情況時候，被控車輛其他系統的振動參數輸出還可以實時跟蹤所選定的參考模型。實際上只用自校正和適應控制之后車輛的自動行駛控制特性已經得到了較好的發揮和改善，該種控制方法已經廣泛應用在了德國大眾的汽車底盤中，相信不久的將來該種方法應用范圍也會越來越廣泛。

1.4 最優控制

在汽車底盤懸架控制系統設計和建模的過程中線性最優控制的方法往往忽視了各個高階系統動態的環節，比如輪胎、車架的各個高階模態以及動力傳感器、減振器的各種動態特性等，由于所需要獲得的性能和控制參數都是計算出來的，所以只對理想的系統進行控制才可以用來確保系統達到預期的懸架性能。如果一個系統的參數出現了一定的周期性變化之后，那么系統就可能會開始出現不穩定的問題，控制參數無法準確使系統的性能指標最好，甚至有的會在這個時候開始惡化系統懸架的性能。懸架控制系統實際的情況下往往是包含了一系列不確定影響因素的，包括時變、非線性、高階模態和動力的懸架控制系統，用反饋系統很難準確地獲得系統預定的懸架性能。這就導致了使得最優控制的方法很少被廣泛地應用在主動懸架控制的系統當中。

1.5 模糊控制

模糊控制方法是一種非線性的控制，從屬于汽車系統智能控制的技術范疇，但是模糊控制器的穩定性在實施系統的模擬傳感器和過程控制時所進行的測試，還沒有統一的傳感器和標準控制方法來判斷它的穩定性;如果模糊控制輪胎的性能已經發生了顯著的改變那么就可能會直接造成模糊控制的結果發生顯著的變化;此外控制的效果還是受到了路面的狀況以及其他的環境和條件的直接影響。所以，在主動懸架控制的行車系統當中模糊控制方法的廣泛應用還無法從傳統控制理論的層面對其控制效果進行準確性的判定，我們只可以通過系統實測的數據來對其控制效果進行準確性的判定。

2 結束語

就目前而言，汽車主動懸架的研制及其產業化已經受到社會各界的廣泛關注。目前已經進入了商品化這一階段，但是在實際的應用過程中還是存在很多的問題，比如說耐久性、溫升以及穩定性等這些問題還需要對其進行更多的研究。

參考文獻：

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[2]孫建民，孫鳳英.汽車懸架系統的發展及控制技術研究現狀[J].黑龍江工程學院學報，2014（01）：57-61.