汽车主动悬架及控制方法的研究(4)

葛金龙：汽车主动悬架及控制方法的研究

但是当车速很高时，如果悬架太软则车轮遇到冲击时，汽车容易丧失操纵稳定性，所以当车速超过80KM/H时，无论选择何种模式，悬架参数都应该保持在中状态不变。

3）坏路面感应控制能力

当汽车突然驶入坏路上时，为了抑制突然产生的车身纵向角振动，应加大悬架的刚度和阻尼。

汽车以40-100KM/H速度突然驶上坏路面时，车身高度传感器会立即给出周期小于0.5秒的车高变化信号。微机分析车速传感器和车高传感器的信号后发出指令，如果驾驶员选择的是“软”模式，则悬架从低状态进入中状态；如果选择的是运动模式，则悬架保持中状态。

当车速以100KM/H以上的速度行驶在坏路面上时，如果选择的是运动模式，则悬架从中状态进入高状态。 1.4.2车身姿态控制

车身姿态控制主要是指车速和转向急剧变化时，对车身姿态进行控制，以保证汽车的操纵稳定性和行驶稳定性。这种控制包括3种控制功能，即转向时的车身侧倾控制、制动时的车身点头控制和起步时的车身俯仰控制。车身控制姿态逻辑表如下。

Table 1-2The Control logic of body posture

表1-2车身姿态控制逻辑

功能 抑制侧倾 抑制点头 工况 软模式 运动模式 低 中 高 低 中 高 急转弯,急○ ⊙→● ⊙ → ● 打方向盘 车速≧○→ ● ○ → ● 60hm/h的制动 抑制俯仰 车速≦○→⊙ ○ → ⊙ 20km/h的突然加速 1）抑制转向时车身侧倾

在急转向情况下，应增加悬架的刚度和阻尼，以减少车身的侧倾。当驾驶员突然打转向盘时，安装在转向盘上的转向传感器把检测到的转向盘转角机器速度变化传给微机，微机对悬架发出指令，通过执行元件使悬架刚度和减振器的阻尼力转换到高状态。如果悬架处于“软”模式，则从中状态或低状态直接进入高状态。如果悬架处于运动模式，则从中状态进入高状态。

2）抑制制动时车身点头

在紧急制动时，应增加悬架的刚度和阻尼，以减少车身的点头。在车速高于60KM/H

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山东交通学院毕业设计（论文）

是的情况下突然踏制动踏板时，车速传感器发出相应的车速信号和制动开关发出的阶跃信号同时传给微机，微机向悬架发出命令。如果此时悬架处于“软”模式下则从低状态直接进入高状态；若悬架处于运动模式，则从低状态进入高状态，以抑制车身前部的俯仰。

3)抑制起步时车身俯仰

当突然起步或从低速情况下突然加速时，应增加悬架的刚度和阻尼，以抑制车身的俯仰。在车速低于20KM/H时突然加速。加速度大时，节气门开度传感器的信号和相应的车速信号传给微机，微机向悬架发出指令。此时如果悬架处于“软”状态，则从低状态进入高状态。如果这时处于运动模式，则从低状态进入高状态。 1.4.3车身高度控制

车身高度控制分为常规和高两种控制方式，每种控制方式中按车身的高度从高到低的顺序分为低、中、高3种状态。在常规模式中，车身高度经常处于中状态，而在高模式中，车身高度又经常处于高状态。

在通常情况下，车身高度不受乘员人数和装载质量的变化影响，由微机控制在保持在所选模式的经常状态高度。在高速行驶或连续坏路面行驶时，车身高度根据所选择的不同模式，由微机控制在低、中、高3种状态之间自行调节。使汽车经常处于稳定行驶状态。这种控制包括高速感应控制和连续坏路面行驶控制两种控制功能。车身高度的控制逻辑间下表.

Table 1-3 The control logic of height

表1-3车身高度控制逻辑

功能 高速感应 感应 车工况 速软模式 ≧○←⊙ 运动模式 ⊙←● 低 中 高 低 中 高 90km/h 40km/h≦ ⊙→● ● 车速≦90km/h,车高持续在2.5s以上的车速﹥ ⊙ ⊙←● 连续坏路面大幅度变化 100km/h,车高在0.5s范围内多次大幅度变化 13

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车?速 ⊙ ● 40km/h 1）高速感应控制

当车速超过90KM/H时，为减小风阻，提高稳定性，应该降低车声身的高度，此时微机发出指令悬架动作。若悬架处于常规模式，则车身高度从中状态降至低状态，如果处于高模式，车身高度从高状态降至中状态。

连续坏路面行驶时，一个提高车身高度，以避免悬架弹簧被压死，车身直接承受来自车轮的冲击，同时提高汽车的通过性能。当车身高度传感器向微机给出连续2.5秒以上的车高大幅度变化信号，车速在40-90KM/H时，若悬架处于常规模式，则车高从中状态升至高状态，若处于高模式，则车身高度维持在高状态不变。

当车身速度传感器给出同样的信号时，而车速高于90KM/H时，应先考虑整车的行驶稳定性。因此，如果悬架处于常规模式，则车高维持在中状态保持不变。如果处于高模式，则车高从高状态降至中状态。当车速低于40KM/H时，则车身高度完全由驾驶员选择，选择常规模式时，车身高度处于中状态；选择高模式时，车身高度处于高状态。

另外，还具有驻车时的车高控制功能，当汽车处于驻车状态时，为了使车身外观平衡，保持良好的驻车姿势，在点火开关断开后，微机发出指令，使车身高度处于常规模式的低状态。

1.5主动悬架研究与发展状况

由于汽车平顺性和操纵稳定性的要求，具有安全，智能和清洁的绿色智能悬架系统将是今后汽车悬架的发展趋势。 1.5.1主动悬架的研究现状

主动悬架的研究也是集中在主动悬架的可靠性和执行器上，同时，还必须对悬架系统最佳参数控制及理论进行研究。

1）可靠性研究

主动悬架采用了大量的传感器，单片机，输入输出电路和各种接口，所以，加大元件的集成度，增加可靠性，降低成本，是主动悬架研究不可逾越的一个阶段。

2）执行器研究

执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件。今后将取代液压执行元件。运用电磁蓄能原理，结合参数估计自校正控制器，可望设计出高性能的电磁蓄能式自适应主动悬架，使主动悬架由理论研究转换为实际运用。

3）悬架系统控制理论研究

主动悬架需要对悬架参数进行检测，所采用的许多控制方法如天棚阻尼控制，PID控制，最优控制，自适应控制，神经网络控制，滑膜变结构控制，模糊控制，预测控制

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等，因此，必须根据车架类型、悬架结构、减震器的类型，对控制方法和控制理论进行研究，选择最佳控制策略和控制方法。 1.5..2主动悬架发展状况

随着电子技术的发展，目前研制开发的新型主动悬架有可变特性手动控制悬架，电控主动控制液压悬架，电控主动空气悬架，ABC主动车身控制悬架系统， BOSE新型主动悬架系统等几种。

1）可变特性手动控制悬架

可变特性手动控制悬架是根据车辆运行条件和路况，以手动控制悬架特性。手动开关可以选择以下两种档位。

（1）STOP档位，刚性好，相当于高级跑车的悬架特性。 （2）TOURING档位，柔性好，相当于高级旅行车的悬架特性。 2）ABC主动车身控制悬架系统

图1-10车身主动控制悬架

Fig 1-10 Active body control suspension

ABC（ACTIVE BODY CONTROL）主动车身控制悬架系统是比较先进的主动悬架的代表。它是通过感应微型的车轮及车身的动作，在任何大的车身振动之前，及时对悬架系统进行调整，保持车身的平衡，简称主动式车身控制悬架系统，即ABC,该系统能很好的适应各种路面，在异常崎岖不平的路面，车辆也能保持优良的操作性，舒适性及方向稳定性。

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2）BOSE新型主动悬架系统

图1-11 Bose新型主动悬架 Fig 1-11 New Bose active suspension

BOSE新型主动悬架系统在每个车轮处使用一个线性电磁电机(LEM)取代了传统的减震器和弹簧装置。放大器以随着系统的每次压缩重新产生动力的方式向电机提供动力。这种电机的优点是不受传统液压式减震器固有惯性限制。因此，LEM能够以更快的速度伸缩，从而几乎完全消除了车厢的振动。车轮运动可以控制的如此之好，以至于不管车轮发生什么情况车身都能保持平稳，LEM还可以抵消车轮加速，制动和转弯是车身的运动，为驾驶员提供更美妙的操控体验。

4）电控主动控制液压悬架

电控主动控制液压悬架的最大特点在于可手动调节悬架高度，并能自动调节减震器的刚度和阻尼。

电控主动控制液压悬架以液压球代替了传统的螺旋弹簧，并且通过液压球实现了人工控制车身高度，无论车辆装了多少人或行李，行驶过程中车身高度始终保持不变。电控主动控制液压悬架提高了ECU控制单元的计算速度，并且还提供舒适和运动两种模式供选择。

电控主动控制液压悬架包括一个电子液压集成模块（包括ECU中央控制单元，电磁液压分配阀，液压泵和一个电动机）,新型球状液压承重部件，前后减震器调压装置，储液缸，简化液压网和车内显示屏。其中，电子液压集成模块是整个系统的核心，它的作用是采集车速信号，减震器振动频率等数据信息来决定液压球是增高还是降低车身。而遍及全车的多个横向，纵向加速度和横摆陀螺仪传感器，检测着车身的跳动，高度，倾斜状态和加速度，然后这些信号传输到ECU控制单元，根据预先设定的程序来控制液压制动器里的油缸是增压还是泄压，以保持合适的减震器阻尼和足够的支撑力。

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