本科毕业论文-汽车主动控制悬架系统研究.pdfVIP

毕业设计（论文） 前 言 振动是影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性以及汽车零部件疲劳寿命的重要因 素。剧烈的振动会影响汽车的行驶速度，并随之产生环境噪音污染。随着现代汽车 队乘坐舒适性和安全性的要求越来越高，设计一个具有良好综合性能的悬架成为现 代汽车研究的一个重要课题。 随着车辆参数及行驶工况的变化，对悬架系统性能的要求是不同的：一方面， 为提高悬架系统的行驶平顺性，希望悬架系统的刚度较小，而采用较软的悬架；另 一方面，为了提高车辆的行驶安全性和方向的控制，则要求悬架系统的阻尼和刚度 都比较大，需要采用较硬的悬架以减少车轮与车身件的相对行程，获得良好的路面 附着于支撑。可见，对于悬架系统的设计要求往往是相互矛盾的。 传统的被动式悬架系统的弹性元件的阻尼元件的刚度值和阻尼值是固定的，在 汽车行驶过程中无法随着路面状况、载荷和车速等因素的变化而变化。由于悬架系 统参数不可改变，所以即使是最优化设计也只能对特定的激励做出最优的响应，一 旦激励发生变化，悬架系统便不再为最优，这一问题限制了悬架系统性能的进一步 提高。目前，被动悬架系统的潜力已经接近极限，所以有必要设计一种不同于被动 悬架系统的新型悬架系统，它可以随汽车行驶状况而自适应的改变其阻尼和刚度参 数，具有优良的减震性和操纵稳定性。 近年来，由于计算机技术和各种新型控制方法的迅速发展，使人们对各种振动 和噪音的控制水平不断提高，为从本质上改善汽车悬架系统性能提供了一条新途径。 随着控制理论、电子技术、计算机技术、测控技术、机械动力学等学科的快速发展， 智能悬架系统应运而生，即基于电子控制的智能悬架系统——主动悬架系统得到了 迅速发展并逐渐在轿车上应用。特别是信息科学中对最优控制、自适应控制、模糊 控制、人工神经网络等智能控制的研究，不仅在理论上取得了令人瞩目的成绩，同 时已开始应用于汽车悬架系统的振动控制，使悬架系统振动控制技术得以快速发展。 随着汽车结构和功能的不断改进和完善，研究汽车振动，设计新型悬架系统，将振 动控制到最低水平是提高现代汽车质量的重要措施。因此汽车悬架振动主动控制技 术将成为未来汽车研究的一个主要方向。 1 汽车主动控制悬架系统研究 1. 汽车悬架概述 1.1 汽车悬架功用 悬架是车架（或承载式车身）与车轮之间所有传力连接零件的总称。传统的被 动悬架包括弹性元件、减振装置、导向机构和横向稳定器。现代的半主动悬架及主 动悬架在被动悬架的基础上增加了传感器控制计算机和执行元件。但无论哪种悬架 其基本功能均为： (1)支撑车身或车体； （2）将路面作用于车轮上的各种力以及力矩传递给车架，从而保证车辆的正常行驶； （3）通过弹性元件的缓和冲击作用、减振装置的衰减振动作用以及导向机构对车身 和车轮运动轨迹的限制作用，使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。 实际车辆行驶在多变的环境里，即路况（路面不平度等级）、车速以及工况（加 速、制动、转向、直线行驶）经常要发生变化，例如：汽车在急速起步或急速加速 时会产生所谓的“加速后仰”现象；汽车高速行驶紧急制动时，会产生所谓的“制 动点头”现象；汽车在急转弯行驶时会产生所谓的“转向侧倾”现象。上述情况会 对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性产生不利的影响。被动悬架由于其结构特点很难 保证汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性同时达到最佳。因此，为解决这一问题，产生 了根据工况要求保证汽车的性能达到最佳的电控悬架。 电控悬架采用传感器技术、控制技术和机电液一体化技术，对汽车的行使工况 进行监测，由控制计算机根据一定的控制逻辑产生控制指令，控制执行元件产生动 作，保证汽车具有良好的行驶性能。 1.2 悬架系统的性能要求 车辆动力学模型是进行性能分析和系统设计的基础，下图说明了与车辆行驶动力学 有关的重要性能特性。 在有限的悬架工作空间内，设计师必须为驾驶员和乘客提供良好的乘坐舒适性、可 接受的车身姿态、以及对车轮动载荷的合理控制。