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半主动汽车悬架控制系统
2019-02-25 23:07:43· 来源：洞云书屋
（注：本文是译文，original author: Ayman A. Aly）主动悬架系统具有连续地减小簧载质量加速度，以及使悬架挠度最小的能力，从而改善了轮胎与路面的抓地力，从
（注：本文是译文，original author: Ayman A. Aly）
主动悬架系统具有连续地减小簧载质量加速度，以及使悬架挠度最小的能力，从而改善了轮胎与路面的抓地力，从而大大提高了制动、牵引力控制和车辆操纵性。今天的汽车行业竞争激烈，要求生产高度先进的车型。性能要求之一是先进的悬架系统，防止道路干扰影响乘客舒适性，同时提高乘坐能力和执行平稳驾驶。虽然悬架系统的目的是在汽车中提供平稳的行驶，并有助于保持车辆在崎岖地形或突然停止情况下的控制，但增加乘坐舒适度会导致车轮跳动模式中较大的悬架行程和较小的阻尼。
被动悬架只能实现良好的乘坐舒适性或良好的道路保持性，因为这两个准则相互冲突，并且需要不同的弹簧和阻尼器特性。虽然半主动悬架具有可变阻尼特性和低功耗，但是在系统上提供了相当大的改进。
汽车公司正在竞相制造更发达的汽车，而乘客的舒适度是一个重要的需求，每个人都期望行业从一天一天提高。因此，为了提供平稳的乘坐和满足乘客的舒适性，必须设计现代悬架系统。一个好的和高效的悬架系统必须快速吸收路面冲击，然后缓慢地恢复到其正常位置。然而，在具有软弹簧的被动悬架系统中，移动量大，而使用硬弹簧将因路面粗糙引起硬移动。因此，被动悬架系统难以实现良好的性能。
通过使用主动悬架系统可以实现显著的改进，该系统从外部源提供更高的功率以产生悬架力以达到期望的性能。该力可以是多个变量的函数，这些变量可以由各种传感器测量或遥感，因此可以大大增加灵活性。
汽车悬架系统设计中的冲突问题
为了达到设计主动悬架系统的目的，即增加乘坐舒适性和道路操纵性，在仿真中需要观察到三个参数。车轮挠度、动态轮胎载荷和车身加速度。对于车体加速度允许极限的定义，存在一个频域，其中人体对振动最敏感（人的敏感带）。
为了提高乘坐质量，重要的是将车身（也称为簧载质量）从道路干扰中分离出来，并减小近1 Hz的簧载质量的共振峰值，这被认为是对人体敏感的频率。为了提高乘坐稳定性，重要的是要保持轮胎与路面接触，从而降低共振峰附近10赫兹，这是共振频率的车轮也被称为簧下质量。
被动悬架系统的固定设置始终是一个给定的一组道路条件和另一个有效载荷悬挂参数之间的舒适性和安全性之间的折衷。半主动/主动悬架系统试图解决或至少减少这种冲突。在这方面，半主动悬架系统的机理是将弹簧的阻尼和/或刚度与实际需求相适应。相比之下，主动悬架系统除了可能存在的被动系统之外，还提供额外的力输入，因此需要更多的能量。车辆悬架设置对于温度、挠度和磨损的结果的参数变化有依赖性。在设计主动或半主动悬架控制器时，必须考虑这些变化，以避免不必要的性能损失。
典型的车辆悬架由两个部件组成：弹簧和阻尼器。弹簧仅基于车辆的重量来选择，而阻尼器是定义悬架在折衷曲线上位置的部件。根据车辆的类型选择阻尼器以使车辆在其应用中表现最佳。理想情况下，阻尼器应隔离乘客来自低频道路干扰，并吸收高频道路干扰。当阻尼较高时，乘客最好远离低频干扰。然而，高阻尼提供较差的高频吸收。相反，当阻尼较低时，阻尼器提供足够的高频吸收，以低频隔离为代价。
车辆悬架性能
车辆悬架系统的性能通常由其提供改进的道路处理和改善乘客舒适性的能力来评价。目前使用被动元件的汽车悬架系统只能通过提供具有固定速率的弹簧和阻尼系数来在这两个相互冲突的标准之间提供折衷。
悬架系统的主要目的是减少簧载质量的运动。众所周知，如果唯一的控制输入是簧簧和簧下质量之间的力（如车辆悬架系统的情况），则车轮频率模式下簧载质量的运动不能减少。对于四分之一车辆情况，如非线性控制，最优控制和反推控制，已经研究了许多控制方法。此外，最优控制方法已经应用于整车的情况。主动悬架系统应该能够根据不同的道路条件提供不同的行为特征，并且能够在不超出其行驶极限的情况下做到这一点。
结论
适当的悬架系统的设计是一个非常困难的控制问题，由于其部件和参数之间的复杂关系。在悬置系统中进行的研究涵盖了广泛的设计问题和挑战。
有两个标准的良好的车辆悬架性能：第一个是典型的能力，提供良好的道路处理，另一个是乘客舒适度。影响这两个标准的主要干扰是地形不规则性。主动悬架控制系统通过将车身运动与车轮振动隔离来减少这些不良影响。
主动悬架系统具有连续地减小簧载质量加速度，以及使悬架挠度最小的能力，从而改善了轮胎与路面的抓地力，从而大大提高了制动、牵引力控制和车辆操纵性。今天的汽车行业竞争激烈，要求生产高度先进的车型。性能要求之一是先进的悬架系统，防止道路干扰影响乘客舒适性，同时提高乘坐能力和执行平稳驾驶。虽然悬架系统的目的是在汽车中提供平稳的行驶，并有助于保持车辆在崎岖地形或突然停止情况下的控制，但增加乘坐舒适度会导致车轮跳动模式中较大的悬架行程和较小的阻尼。
被动悬架只能实现良好的乘坐舒适性或良好的道路保持性，因为这两个准则相互冲突，并且需要不同的弹簧和阻尼器特性。虽然半主动悬架具有可变阻尼特性和低功耗，但是在系统上提供了相当大的改进。
汽车公司正在竞相制造更发达的汽车，而乘客的舒适度是一个重要的需求，每个人都期望行业从一天一天提高。因此，为了提供平稳的乘坐和满足乘客的舒适性，必须设计现代悬架系统。一个好的和高效的悬架系统必须快速吸收路面冲击，然后缓慢地恢复到其正常位置。然而，在具有软弹簧的被动悬架系统中，移动量大，而使用硬弹簧将因路面粗糙引起硬移动。因此，被动悬架系统难以实现良好的性能。
通过使用主动悬架系统可以实现显著的改进，该系统从外部源提供更高的功率以产生悬架力以达到期望的性能。该力可以是多个变量的函数，这些变量可以由各种传感器测量或遥感，因此可以大大增加灵活性。
汽车悬架系统设计中的冲突问题
为了达到设计主动悬架系统的目的，即增加乘坐舒适性和道路操纵性，在仿真中需要观察到三个参数。车轮挠度、动态轮胎载荷和车身加速度。对于车体加速度允许极限的定义，存在一个频域，其中人体对振动最敏感（人的敏感带）。
为了提高乘坐质量，重要的是将车身（也称为簧载质量）从道路干扰中分离出来，并减小近1 Hz的簧载质量的共振峰值，这被认为是对人体敏感的频率。为了提高乘坐稳定性，重要的是要保持轮胎与路面接触，从而降低共振峰附近10赫兹，这是共振频率的车轮也被称为簧下质量。
被动悬架系统的固定设置始终是一个给定的一组道路条件和另一个有效载荷悬挂参数之间的舒适性和安全性之间的折衷。半主动/主动悬架系统试图解决或至少减少这种冲突。在这方面，半主动悬架系统的机理是将弹簧的阻尼和/或刚度与实际需求相适应。相比之下，主动悬架系统除了可能存在的被动系统之外，还提供额外的力输入，因此需要更多的能量。车辆悬架设置对于温度、挠度和磨损的结果的参数变化有依赖性。在设计主动或半主动悬架控制器时，必须考虑这些变化，以避免不必要的性能损失。
典型的车辆悬架由两个部件组成：弹簧和阻尼器。弹簧仅基于车辆的重量来选择，而阻尼器是定义悬架在折衷曲线上位置的部件。根据车辆的类型选择阻尼器以使车辆在其应用中表现最佳。理想情况下，阻尼器应隔离乘客来自低频道路干扰，并吸收高频道路干扰。当阻尼较高时，乘客最好远离低频干扰。然而，高阻尼提供较差的高频吸收。相反，当阻尼较低时，阻尼器提供足够的高频吸收，以低频隔离为代价。
车辆悬架性能
车辆悬架系统的性能通常由其提供改进的道路处理和改善乘客舒适性的能力来评价。目前使用被动元件的汽车悬架系统只能通过提供具有固定速率的弹簧和阻尼系数来在这两个相互冲突的标准之间提供折衷。
悬架系统的主要目的是减少簧载质量的运动。众所周知，如果唯一的控制输入是簧簧和簧下质量之间的力（如车辆悬架系统的情况），则车轮频率模式下簧载质量的运动不能减少。对于四分之一车辆情况，如非线性控制，最优控制和反推控制，已经研究了许多控制方法。此外，最优控制方法已经应用于整车的情况。主动悬架系统应该能够根据不同的道路条件提供不同的行为特征，并且能够在不超出其行驶极限的情况下做到这一点。
结论
适当的悬架系统的设计是一个非常困难的控制问题，由于其部件和参数之间的复杂关系。在悬置系统中进行的研究涵盖了广泛的设计问题和挑战。
有两个标准的良好的车辆悬架性能：第一个是典型的能力，提供良好的道路处理，另一个是乘客舒适度。影响这两个标准的主要干扰是地形不规则性。主动悬架控制系统通过将车身运动与车轮振动隔离来减少这些不良影响。
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