汽车悬架系统的发展与控制理论.pdfVIP

　第 22 卷 第 3 期 　　　　　佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 　　 Vol . 22 No . 3 　2004 　年 7 月　　　　　Journal of Jiamusi University (Natural Science Edition) 　　 July 　2004 文章编号 :1008 - 1402 (2004) 03 - 0450 - 03 ① 汽车悬架系统的发展与控制理论 1 2 姚 　嘉 , 　韩明辉 ( 1. 佳木斯大学机械工程学院 ,黑龙江 佳木斯 154007 ;2 . 佳木斯质量技术监督局 ,黑龙江 佳木斯 154007) 摘 　要 : 　介绍了汽车悬架系统及其发展 ,对半主动及主动悬架系统的几种控制理论与技术进行了分 析与比较. 关键词 : 　悬架系统 ;发展历程 ;控制理论 中图分类号 : 　　　　文献标识码 : 　A 0 　前 　言 汽车悬架系统安装在车桥与车轮之间 ,用来吸收由于行驶路面不平而产生的振动. 悬架系统的应用使 外部的振动降低 ,提高零部件寿命以及降低噪声对环境的污染 ,提高汽车行驶的平顺性和操纵稳定性. 但车辆行驶的平顺性和操纵稳定性二者是相互矛盾的 ,传统的被动悬架系统无法对二者兼顾 ,取得最 好的效果. 随着 1954 年 GM 公司的 Erspiel —Labrosse 在悬架设计中的主动控制思想的提出 ,悬架系统的半 [ 1] 主动形式及主动形式在实际车型中得已广泛应用 . 1 　悬架系统及其发展 悬架系统一般是由弹性元件与阻尼元件共同构成 ,悬架系统共 3 种形式 , 即被动悬架 ,半主动悬架及 主动悬架的简化模型如图 1 所示. ( ) ( ) ( ) a 被动 　　　　　　　　　 b 半主动 　　　　　　　　　 c 主动 图 1 　3 种振动控制悬架的简化模型 1 、传感器 　2 、可调减震器 　3 、力发生器 被动悬架的减震器阻尼系数 C 和弹簧刚度系数K 一般通过经验设计或优化设计方法选择 ,一经确定 , 在汽车行驶过程中就无法随外部环境而改变. 汽车悬架系统的理想状态应达到在转弯、制动等操纵过程的 稳定性 ,要求悬架系统有“较硬”状态 ;另外在隔开随机路面不平对汽车的振动 ,提高乘坐舒适性 ,又要求 悬架系统有“较软”状态. 半主动悬架在 1973 年由D ·A ·Crosby 和D ·C ·karropp 设计(半主动悬架如图1( b) 所示) , 由可变特 性的弹簧和减震器组成. 工作原理是 :根据簧上质量 m 相对车轮的速度响应 ,加速度响应的反馈信号 ,按 ① 收稿 日期 :2004 - 03 - 31 ( ) 作者简介 :姚嘉 1977 - ,女 ,黑龙江佳木斯人 ,佳木斯大学机械工程学院助教. 第 3 期 姚 　嘉等 :汽车悬架系统的发展与控制理论 45 1 一定的控制规律调节可调弹簧的刚度或可调减震器的阻尼力. 半主动悬架在外力的产生上与被动悬架一 致 ,但其减震器阻尼系数 C 或弹簧刚度系数K 是可变的. 通常其减振控制以改变阻尼力为主 ,将阻尼分为2 ～ 3 级. 1976 年改变弹簧刚度的半主动悬架产生 ,其弹簧刚度是通过切换空气弹簧实现的. 1984 年 日产公 司研制的声纳式半主动悬架 ,它采用声纳装置预测路面信息 ,及时调整悬架减震器阻尼状态 ,分软 、中、硬 3 种状态. 半主动悬架比被动悬架的减振效果好很多. 主动悬架系统需要输入一定的外部能量以使控制机构给悬架系统