浅析汽车底盘主动悬架控制方法

吴建林

摘 要：本文对于汽车底盘悬架主动控制系统的一些基本的类型以及其特点分别进行了详细的综述，然后对它们最近的技术发展和应用情况分别作了简要的分析和介绍。最后本文重点通过分析和系统地讨论了主动控制系统悬架在汽车系统中经常需要用到的几种底盘悬架控制的手段，希望读者可以对其起到一定可以借鉴的作用。

关键词：悬架系统;主动控制;汽车底盘

0 引言

实际上汽车主动悬架各方面的性能会对于汽车的行驶操纵的稳定性、行驶的平顺性以及车辆行驶的速度等等产生非常重要的影响。在我们的日常生活中，汽车的行驶速度与汽车操纵的稳定性行驶的平顺性车辆悬架不能做到很好的平衡，并且在人们宏观的感受上往往是相互矛盾，对于汽车悬架这样的传统控制系统没有办法很好地解决这个复杂问题。但是随着汽车测控系统技术、电子技术、机械动力学等这些重要应用领域的技术飞速发展，汽车主动悬架的系统也慢慢地发展起来并且发展比较迅速。本文对汽车底盘主动悬架的控制系统和方法的问题进行了一定的分析和深入研究。

1 汽车悬架系统的控制方法

现阶段，汽车底盘主要是通过使用先进的微处理器技术来控制各种汽车的悬架，使用优良的控制方法。应用于汽车悬架的控制系统一般的情况下都主要是通过利用各种相关的振动传感器技术来实时获得整个车身的绝对速度、车身的相对于整个车轮的相对旋转速度以及相对于车身的加速度等。这些振动控制数据的信息，通过系统中的计算机对数据进行了处理之后发出相对应的振动控制指令，从而对减振器实现了控制。由系统中的振动控制电机或者系统中的传感器来执行对于减振器的阻尼控制力或者减振器的阻尼控制系数分别进行调节。

1.1 随机最优控制

随着我国现代主动控制技术和理论的广泛应用，提出了主动悬架随机最优控制的方法。主动架最优控制的设计目标主要是为了提高自动驾驶汽车的平顺性和车辆的操纵稳走性，反映在主动架的物理设计量上就是为了提高悬架的接地性，限制悬架的动挠度，同时还要相应地降低对主动架控制系统能量的要求和消耗。这种随机最优控制的方法，通过建立系统的状态控制方程式提出的控制目标及其加权控制系数，来进行汽车底盘主动悬架控制。与传统的天棚阻尼器等随机控制方式的应用相比，由于最优控制考虑了对系统中其他更多变量的控制和影响，因而随机最优控制的效果更好。而且，现代主动架控制方式的广泛应用，主要是在系统的控制软件设计方面可以做一些小的改善，并不明显地增加系统的难度和复杂性。

1.2 预见控制

預见和超前控制主要是前后四轮悬架的运动协调控制，当汽车系统在行驶中遇到较大或突变的干扰时，由于传感器能量控制力供应的峰值和传感器元件质量响应速度的较大限制，系统很可能无法准确地输出系统所需的状态和控制力。而汽车的预见和超前控制，由于通过某种控制方法可以提前地检测得到前方车辆和道路的控制力状态变化，使得系统游刃有余地及时采取了相应地控制措施。它的基本控制方法主要有以下两类：一种方法是将控制前轮悬架的运动状态和控制力信息直接作为控制后轮悬架传动器前馈的信息;第二种方法是对四轮全进行了预见和超前控制，由于超前控制预测了汽车的路面控制力输入，因而使汽车系统的控制性能可以有较大幅度的改善和提高。从系统控制理论上角度来看，这种控制系统的效应能使车取得最为理想的控制效果，但是还需要在车上设置特殊的传感器。

1.3 自适应控制

这种自适应策略对于车辆的参数以及路面传感器输入的变化都进行了综合的考虑，从而实时自动调整受控对象反馈的参数。目前汽车悬架自动控制系统中可以应用自校正和自适应控制的方法。所谓自校正适应控制就是把自校正控制器的参数整定和受控对象自身振动参数的在线自动识别控制相结合。所谓模型参考自适应控制就是指在受控车辆自身振动参数的状态或者是外界环境激励的条件参数出现了变化的情况时候，被控车辆其他系统的振动参数输出还可以实时跟踪所选定的参考模型。实际上只用自校正和适应控制之后车辆的自动行驶控制特性已经得到了较好的发挥和改善，该种控制方法已经广泛应用在了德国大众的汽车底盘中，相信不久的将来该种方法应用范围也会越来越广泛。

1.4 最优控制

在汽车底盘悬架控制系统设计和建模的过程中线性最优控制的方法往往忽视了各个高阶系统动态的环节，比如轮胎、车架的各个高阶模态以及动力传感器、减振器的各种动态特性等，由于所需要获得的性能和控制参数都是计算出来的，所以只对理想的系统进行控制才可以用来确保系统达到预期的悬架性能。如果一个系统的参数出现了一定的周期性变化之后，那么系统就可能会开始出现不稳定的问题，控制参数无法准确使系统的性能指标最好，甚至有的会在这个时候开始恶化系统悬架的性能。悬架控制系统实际的情况下往往是包含了一系列不确定影响因素的，包括时变、非线性、高阶模态和动力的悬架控制系统，用反馈系统很难准确地获得系统预定的悬架性能。这就导致了使得最优控制的方法很少被广泛地应用在主动悬架控制的系统当中。

1.5 模糊控制

模糊控制方法是一种非线性的控制，从属于汽车系统智能控制的技术范畴，但是模糊控制器的稳定性在实施系统的模拟传感器和过程控制时所进行的测试，还没有统一的传感器和标准控制方法来判断它的稳定性;如果模糊控制轮胎的性能已经发生了显著的改变那么就可能会直接造成模糊控制的结果发生显著的变化;此外控制的效果还是受到了路面的状况以及其他的环境和条件的直接影响。所以，在主动悬架控制的行车系统当中模糊控制方法的广泛应用还无法从传统控制理论的层面对其控制效果进行准确性的判定，我们只可以通过系统实测的数据来对其控制效果进行准确性的判定。

2 结束语

就目前而言，汽车主动悬架的研制及其产业化已经受到社会各界的广泛关注。目前已经进入了商品化这一阶段，但是在实际的应用过程中还是存在很多的问题，比如说耐久性、温升以及稳定性等这些问题还需要对其进行更多的研究。

参考文献：

[1]姚嘉伶，蔡伟义，陈宁.汽车半主动悬架系统发展状况[J].汽车工程，2013（28）：276-280.

[2]孙建民，孙凤英.汽车悬架系统的发展及控制技术研究现状[J].黑龙江工程学院学报，2014（01）：57-61.