全主动悬架
主动悬架技术
主动悬架技术汽车可主动悬挂系统按控制类型可以分为三大类：电磁感应悬架系统、液压调控悬架系统和空气悬架系统。
一、电磁感应悬架（代表车型：凯迪拉克XTS）技术特点：技术先进，系统响应迅速。
技术不足：成本较高，多应用于豪华车型上，稳定性有待检验。
MRC主动电磁感应悬挂：凯迪拉克XTS配备MRC主动电磁感应悬挂系统，其技术核心是减震器筒体内的一种磁流变体新材料。
当电流接通后，原来处于分散状态的磁性体便会重新排列，使减震器内部的液体形态发生变化，从而增加减震器的阻尼，也就是感觉变“硬”。
反之，当电流变弱时减震器则变“软”。
不仅如此，减震器的阻尼可随着磁场强弱无级变化，磁流变体反应速是微秒级的，每秒可以动作1000次，这使得MRC主动电磁感应系统成为目前是全球响应最快的主动悬挂系统。
凯迪拉克XTS所配备的第三代MRC主动电磁感应悬挂全称MagneRide Controlled Suspension System，简称MRC（德尔福研发）。
该系统由四只电磁感应减震器、车轮上独立的位置传感器（共四个）以及电子控制单元构成，可实时监测车身相对于车轮运动的位移、运动的速度等信号，并综合车辆加速度信号、横摆角速度信号、油门踏板和制动踏板输入信号等信息，实时独立调整四轮悬挂软硬程度。
无论高速还是低速行驶，MRC均拥有极快的瞬态响应，可提供连续、线性的支撑力。
由于四轮采用独立传感器及控制单元，因此当车辆经过连续振动路面或过弯时，MRC可更好抑制车身的前后俯仰（连续振动路面），提供更高的行驶稳定性及底盘动态极限（过弯时）。
减振器活塞杆中有一种名为MR的磁流变液体，并带有电磁线圈。
当线圈未通电流时，悬浮液的性能和普通的减震器一样稀释；通电后，磁场使铁颗粒沿流体方向重新排列，悬浮液变得黏稠起来。
结构中粒子之间结合的强度与磁场强度成正比，改变电流就改变阻尼性能，变化范围很宽，MRC减震器的反馈和调整频率可以达到1000次/秒。
MRC主要作用体现在：对车身控制更加柔和，使车身运动幅度更小：对称的压缩和回弹阻尼变化范围为悬挂的压缩及复原提供了更平缓的过渡，使车身运动尽可能的平缓，缩小运动中车身俯仰幅度，进一步增强了车内乘客的舒适性。
现代汽车系统控制技术第三章 汽车悬架系统
输出 悬挂质量
+
路面随机输入
自适应器 输出 非悬挂质量
阻力可调减振器
某半主动悬架阻尼自适应控制系统框图
23
3.6.4 汽车半主动悬架的共性问题
半主动悬架同时具有主动悬架、被动悬架的特征， 而且在更多方面保留有被动悬架的固有特征。概 括起来主要有以下几点： (1) 半主动悬架系统以闭环的方式控制阻尼力，包 括传感器、电子控制单元(ECU)以及调制阻尼力 的伺服阀，在这一方面类似主动悬架。 (2) 可以采用各种可能的控制策略，如天棚阻尼控 制、简单线性反馈控制、最优控制、相对控制， 也可以采用自适应控制，这也类似主动悬架。
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3.2.1 汽车被动悬架系统模型
汽车悬架系统是一个多输入多输出系统，但为了研 究问题的方便，在研究悬架系统时，普遍采用单 轮模型，它是二自由度线性系统。 在建立汽车被动悬架系统模型时，作如下假设： (1) 取1/4汽车作为分析模型； (2) 只考虑垂直方向振动； (3) 不考虑非线性因素； (4) 认为轮胎不离开地面。
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2．主动悬架 主动悬架与被动悬架相比，有以下特点： (1) 主动悬架能供给能量和调节能量，被动悬架只 能靠弹性元件变形储存和释放能量； (2) 主动悬架能产生许多变量函数的力，从而适应 外部环境广泛的干扰。
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3.1.3 悬架的评价指标
根据汽车整车性能对悬架的要求，通常用以下三个 参数来评价悬架的优劣，即： (1) 车身垂直加速度(舒适性)； (2) 车轮相对动载(安全性)； (3) 悬架动挠度(防止悬架冲击缓冲块)。 在设计时，这三个参数应尽可能小，但在客观上存 在矛盾，特别是被动悬架。在悬架设计时，要综 合考虑这些参数的选取。
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2．最优控制 最优控制是先要确定一个明确的目标函数，通过一 定的数学方法计算出使该函数取极值时的控制输 入。一般情况下，目标函数的确定要靠经验，最 优控制的解只有在极少数情况下才能得出解析解， 有的可以通过计算机得到数值解。在汽车悬架系 统上应用的最优控制较多，常用的有线性最优控 H 制、 最优控制和最优预见控制等。
211072071_车载视觉感知预瞄下的主动悬架控制分析与实车应用(一)
文/江苏 高惠民车载视觉感知预瞄下的主动悬架随着家用汽车的普及率逐年提高，人们由最初的追求家用汽车较好的基本性能指标(动力性、安全性和经济性等)以及提供的方便与快捷，逐步上升到追求家用汽车自身优良的行驶性能和运动特性(舒适性、平顺性和操稳性)。
与此同时，由国内外车辆研究机构的相关报告和汽车公司研发和生产的一些新型车辆可知，先进的车辆悬架系统(主动悬架、半主动悬架等)可以有效改善车辆各项行驶性能，是车辆底盘智能化发展的一个重要方向。
一、悬架系统的组成和功能车辆悬架系统是车身(簧载质量m s )和车轮(非簧载质量m t )之间传递一切力和力矩的连接装置的总称，它用于连接车体与车轮，能够将路面对于车轮的垂向作用力、纵向作用力和侧向作用力以及这些作用力传递到车身，缓冲和衰减行驶中产生的车身振动与冲击，以保证车辆能平顺的行驶。
虽然汽车悬架都拥有各种不完全相同的结构形式，但一般都由弹性元件、减振器和导向机构这三大部分构成。
弹性元件主要有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧、油气弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代车辆悬架系统中采用较多的是螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车会应用空气弹簧。
车辆行驶中，悬架系统中的弹性元件受到冲击产生振动，为了衰减振动，在悬架系统中安装与弹性元件并联的减振器。
液力减振器是汽车悬架系统中采用较多的减振器类型，其工作原理是车轮(或车桥)与车身(或车架)间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞相应的做上下移动，减振器腔内的液压油液不停的从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔中。
此时孔壁与液压油液之间的摩擦和液压油液分子之间的内摩擦对振动形成阻尼力，使车辆振动产生的能量转换成油液热能，最后经减振器外壳吸收，随之散发到大气中。
高惠民(本刊编委会委员)曾任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。
车轮相对于车身(或车架)跳动时，车轮(尤其指转向轮)的运动轨迹要符合一定的规律或要求，否则车辆的操作稳定性和其他行驶性能会受到影响。
主动悬架系统
主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。
根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。
全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。
作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0〜15Hz,有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。
结构示意图见上图。
从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。
主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。
因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。
近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。
研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。
主动悬架的研制工作起始于八十年代。
Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。
其系统的响应可达30Hz,它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit 、Damlar Benz的试验样机系统、BMW和Ford等。
然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。
结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。
这种系统在低频时（一般小于5 或6 赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。
由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。
尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。
汽车主动悬架设计介绍 080821
应用 ：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架
2） 独立悬架
簧下质量小；
悬架占用的空间小；
优点
可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； 由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下
降，又改善了汽车的行驶稳定性；
左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和
振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。
4.3主动悬架装置介绍
(1)电子控制空气悬架 (2)电子控制油气悬架 (3)电子控制液压悬架
4.3.1电子控制空气悬架的特点
（1）弹簧刚度和减振器阻尼力控制
高速感应控制
前后关联控制 良好路面形式控制
（2）车身高度控制
主动悬架控制系统在轿车上的示意图
主动悬架各零件在轿车上的位置
而主动悬架的控制环节中安装了能够产生驱动的装置，采用 一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。 由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。
主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控制的一种新型悬 架，具备三个条件： （1）具有能够产生作用力的动力源； （2）执行元件能够传递这种作用力并能连续工作； （3）具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定 控制方式。
可控阻尼减振器所起的作用与主动悬架中执行元件的作用类似， 都是通过系统内的力闭环控制，实现控制单元提出的力要求。
所不同的是执行元件要做功，而减振器则是通过调节阻尼力控 制耗散掉的能量的多少，几乎不消耗汽车发动机的能量。显然， 在半主动悬架中，必须并联弹簧以支持悬挂质量，一般情况下 该弹簧刚度是不变的。
实际设计时，考虑一种状态，如某个速度下或某个路况，优化选 定一个刚度和阻尼系数，不断去试验，改善两着间的关系。所以 称之为被动悬架。
主动悬架控制器算法及应用
轻 型汽 车技 术
２１ （ ） ２２ ０２ ４ 总 ７
技 术纵横
１ ３
直 接 控 制算 法 仅 需 测 量 悬 架 的相 对 速 度 和 相 对 位
广泛应用。 ｈｍ ｓ 首先将随机最优控制理论应用 Ｔ ｏ ｐｏ ｎ 于主动悬架 的研究 ， 对线性最优控制算法有 以下几 点要求 ：
Ｆ 一 主动悬架作用力 为 了使簧载质量具有理想 的隔振效果 ，只要主
动力 Ｆ 与被 动力 Ｆ 的大小 相 同 ， 向相 反 ， ： 。 方 即
Ｆ＝ Ｆ＝ ｘ＋ ｘ ．－ ｐｋ ｘ ０ Ｃ（一 ｔ （－ ｘ ） （ ２）
就可以完全消除簧载质量与非簧载质量之间的 耦合 效 应 ， 为达 到理想 的隔振 效果 ， 利用 直接 控 Ｎ（１ ２ 式， 得到 单轮 悬架 闭环系统 方 程为 ：
好坏 ， 对汽车的使用性能影响很大 。 悬架 弹性 系数 对行 驶平顺 性 的影 响 ：当 弹性 系 数过大时， 悬架 的减振性能减弱 ， 轮胎的振动直接传 递 到车 身 ；当弹性 系数 过小 时悬 架 系统 的 固有 振 动
频率 接 近路 面 的激 励频 率 ， 容易 引起 车身共 振 。 阻 尼对 汽车 行驶平 顺 性 的影 响 ：为衰 减 车身 的
尼 系数 。
这 种 算 法 的设 计 实 际 上是 滤波 器 结 构 的设 计
和滤波器上 下频率 的选择 。一般结论是上 限频率 高， 悬架对路面冲击的隔振效果好 ， 但悬架 的动挠 度增 加 ， 胎 的接 地 性能 差 ， 之亦 然 ， 限 频 率影 轮 反 下
２ 可控 悬架
从上述分析我们知道悬架刚度、阻尼系数等悬 架 系统 的各项参 数 对车 辆 的行驶平 顺 性和操 纵 稳定
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。
主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。
减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。
这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。
接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。
在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。
通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。
同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。
比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。
此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。
通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。
总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。
通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。
这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。
车载视觉感知预瞄下的主动悬架控制分析与实车应用(五)
文/江苏 高惠民车载视觉感知预瞄下的主动悬架控制分析与实车应用(五)(接上期)(3)AI主动悬架系统功能48V电动力引进后，很多新技术也随之而来，像这款机电混合主动悬架系统等。
这一悬架系统不必采用液压技术来辅助空气悬架系统的运作、支撑车体，就可使每个车轮都可以分别上下微调。
如车辆行驶时左前轮受不平路面冲击，使前部车身上移，产生的垂直加速度由电子悬架控制单元内传感器监测。
同时，左前悬架会被轻微压缩，压缩量会被相应的车身高度传感器获取。
电子悬架控制单元综合评价多项数据信息，指令减小左前电控减振器的阻尼。
同时，电子悬架控制单元指令前AI悬架48电力电子控制器输出信号，作动左前执行器将与其连接的扭力杆的预紧力调整至最小值，通过该措施充分吸收来自路面的冲击，车身的垂直加速度限制在舒适水平。
全新奥迪A8先进驾驶员辅助系统(ADAS)配有车载多种环境感知传感器，如图45所示。
其中前向单目摄像头(镜头与行驶方向相同)可以获取车辆前方16~65英尺(5~20m)的道路表面数据，每隔5ms更新一次以图片形式显示出路况，然后电子悬架控制单元会对这些数据进行分析，通过AI主动悬架执行器调高或降低悬架，以应对即将到来的各种路况变化，如：路面车辆减速带、路面坑洼或凸起障碍物等。
图46所示为前悬架的动态调节。
图46 AI主动悬架动态调节示意图在过弯加速度很大时，主动悬架控制车身向相反方向倾斜，即向弯道内侧倾斜。
为弯道外侧的车轮提供了更有效的支撑，减小车身侧倾。
正是这种主动式动态系统的使用，使车辆底盘具备了更好的稳定性和更好的车体平衡效果，过去即使是在A8这样的高端车型上，也无法体验到这种效果。
这一系统还和车上的预警式侧向传感器(雷达传感器)相连，对侧面以超过25km/h速度运动的物体接近车辆侧向碰撞时，随之能在0.5s内将这一侧的车身紧急提高约80mm，将碰撞力引向刚性更强的门槛区域吸收冲撞能量，而非车门。
这样可以使冲击力减少至一半。
主动悬架
• 应用广义Lagrange方程：
d T T E p Ed ( ) Qi i i dt q qi qi q
• 即可得到七自由度汽车动力学方程。写成矩阵形式
} [C]{Z } [ K ]{Z} {Q} [M ]{Z
• 其中:
{Z} [ zb , , , z1 , z2 , z3 , z4 ]T
ห้องสมุดไป่ตู้K2
c2
u2 K7
m2
z2 K6
z03
z02
• 整车的七个自由度分别为车身的垂直、俯仰和侧倾运动， 两个前簧下质量的垂直运动，以及两个后簧下质量的垂直 运动。 • 当侧倾角θ以及俯仰角φ在小范围内变化时，则簧上质量四 个端点位移表达式如下：
•
z5 zb z 6 zb z7 z b z8 zb
• 5)神经网络控制
• 并行分布式处理系统,自动知识获得,联想记忆,自适应性,良好的容错 能力
五.七自由度主动悬架的建模和仿真
• 1.动力学模型
b Z a z5 lr θ zb c4 K4 u4 z8
z7 z4
m4
ll z6 z1 φ K8 Y
X
c1 u1
K3 z04
c3
u3
m1
m3
z3
K5 z01
• 系统总势能：
1 1 1 E p k1 ( z b l r a z1 )2 k 2 ( z b ll a z 2 )2 k 3 ( z b ll b z 3 )2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 k 4 ( z b l r b z 4 ) k 5 ( z1 z01 ) k6 ( z 2 z02 ) k7 ( z 3 z03 )2 2 2 2 2 1 k 8 ( z 4 z04 )2 2
主动悬架系统简介及分类
主动悬架系统简介 2011-10-12 09:19:00 来源：车天下汽车网类型：原创字体：小 | 大从控制力的角度划分，悬架可分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架。
目前，大多数汽车的悬架系统装有弹簧和减振器，悬架系统内无能源供给装置，其弹性和阻尼不能随外部工况变化，因此称这种悬架是被动悬架。
主动悬架有作为直接力发生器的动作器，可以根据输入与输出进行最优的反馈控制，使悬架有最好的减震特性，以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。
它由弹性元件和一个力发生器组成。
半主动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，它可按存储在计算机的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。
它由弹性元件和一个一个阻尼系数能在较大范围内调节的阻尼器组成。
电子技术控制汽车悬架系统主要由(车高、转向角、加速度、路况预测)传感器、电子控制ECU、悬架控制的执行器等组成。
系统的控制功能通常有以下三个：1、车高调整当汽车在起伏不平的路面行驶时，可以使车身抬高，以便于通过;在良好路面高速行驶时，可以降低车身，以减少空气助力，提高操纵稳定性。
2、阻尼力控制用来提高汽车的操纵稳定性，在急转弯、急加速和紧急制动情况下，可以抑制车身姿态的变化。
3、弹簧刚度控制改变弹簧刚度，使悬架满足运动或舒适的要求。
采用主动式悬架后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。
制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。
即使在坏路面，车身的跳动也较少，轮胎对地面的附着力提高。
一.主动式液压悬架电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。
主动式液压悬架在轿车上的布置如图所示，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。
全主动悬架名词解释
全主动悬架名词解释一、什么是全主动悬架全主动悬架（Active Suspension）指的是一种利用电子、液压、气压等技术对汽车悬挂系统进行实时调节的装置。
该装置可以通过感应车体动态状态并根据之前预设的计算机程序来调整车身姿态、减震效果等，从而提供更好的悬挂性能和驾乘舒适度。
二、全主动悬架的工作原理全主动悬架系统由多个传感器、控制单元和执行器组成。
以下是全主动悬架的工作原理：2.1 传感器•加速度传感器：用于感知车辆的加速度，可以测量车辆的垂直加速度、前后加速度以及侧向加速度。
•车身倾斜角度传感器：用于感知车身的倾斜角度，可以测量车辆的横摆角度和俯仰角度。
•路面传感器：用于感知路面的不平度，可以测量路面的凹凸度和坡度。
2.2 控制系统全主动悬架的控制系统由控制单元和计算机程序组成。
它接收传感器传递的数据，并根据预设的计算机程序进行实时计算和分析。
控制系统可以根据路面状况和车辆状态，调整悬挂系统的参数，如阻尼、弹簧刚度等。
2.3 执行器执行器是全主动悬架系统中的执行部件，它们通过电子、液压、气压等方式对悬挂系统进行实时调节。
执行器可以根据控制系统的指令，调整悬挂系统的状态，包括悬挂高度、刚度、减震力等。
三、全主动悬架的优势全主动悬架相比传统悬挂系统具有如下优势：3.1 提高车辆操控性全主动悬架通过实时调控悬挂参数，可以根据驾驶员的驾驶方式和路面状况来调整车辆的悬挂状态。
它可以提供更好的悬挂刚度和响应速度，从而提高车辆的操控性和稳定性。
3.2 提升驾乘舒适度全主动悬架可以根据车辆速度和路面状况来调整悬挂系统，使车辆在加减速、行驶过程中的颠簸和震动得到更好的控制。
它可以提供更舒适的驾乘体验，减少驾驶员和乘客的疲劳感。
3.3 改善路面适应性全主动悬架可以感知路面的不平度，并根据不同路况实时调整悬挂系统的参数。
它可以改善车辆在不同类型路面上的悬挂适应性，提供更好的路面附着力和悬挂舒适度。
3.4 提高安全性能全主动悬架可以根据车辆的动态状态和外部环境的变化来调整车身姿态和减震效果。
汽车悬架振动主动控制技术
汽车悬架振动主动控制技术主动悬架控制技术的目的是为了使得汽车车身与车轮之间弹性连接和正常运行，减少荷载、缓和冲击力、使车身尽量保持稳定，主要阐述的内容就是探讨汽车悬架振动主动控制技术的类型、原理以及方法。
标签：汽车悬架；振动主动；控制技术TB汽车悬架振动主动控制技术对于提高汽车的性能有着至关重要的作用。
根据汽车行驶过程中路面的实际情况，汽车可以及时的产生所需要的控制力，使达到控制车身震动和最优减震的状态。
汽车的悬架主动控制系统能够提高汽车在行驶过程中的稳定性，改善乘客乘坐汽车的舒适度。
而且随着汽车主动悬架控制技术的发展，节约能源减少噪音也成为该技术一项新的目标。
1悬架振动主动控制技术的类型和原理由于现代科学技术的高速发展，现代汽车对于主动悬架的性能提出了更高的技术性要求，这就需要应用现代科学技术不断地完善和更新悬架的振动控制方法和结构形式来配合新技术的发展，悬架的分类方式和结构形式有很多，我们主要介绍根据控制力的分类，将主动悬架系统分为被动、主动和半主动三种类型的悬架。
被动悬架系统在确定之后，汽车在行驶过程中就不能随着外界条件的改变而改变，由于不能够随意改变和选择参数，使得被动悬架系统的性能受到了限制，因此被动悬架的缺点就在于它的减振性能较差。
半主动悬架采用了可变性的弹簧和减震器，它在生产力方面类似于以往的被动悬架，进步的地方在于半主动悬架的减振性有所提高，主要工作原理是通过切换空气来改变弹簧的刚度。
主动悬架系统主要由执行机构和控制系统构成，它可以通过传感器来检测汽车的运行情况、道路目前的状况，这种悬架系统的减震性非常好，通常具有两种悬架形式，一种是通过电机驱动的空气式主动悬架，另一种是日产和丰田部分高档汽车所应用的电磁阀驱动的油气式主动悬架，油气式主动悬架利用与油压缸相连通的弹簧来吸收振动产生的能量，从而实现减震的目的。
2悬架振动主动控制技术的特点悬架振动主动控制技术主要是利用现代汽车科技新技术，提高汽车的减振性能，减少车轮与车身之间的摩擦，降低能源消耗，减少噪音污染，保护环境。
主动悬架
摘要悬架系统是车辆的一个重要组成部分。
车辆悬架性能是影响车辆行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。
传统的被动悬架一般由具有固定参数的弹性元件和阻尼元件组成，被设计为适应某一种路面，限制了车辆性能的进一步提高。
20世纪70年代工业发达国家已经开始研究基于振动主动控制的主动、半主动悬架系统。
近年来电子技术、测控技术、机械动力学等学科的快速发展，使车辆悬架系统由传统被动隔振发展到振动主动控制。
特别是信息科学中对最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络等的研究，不仅使悬架系统振动控制技术在现代控制理论指导下更趋完善，同时已开始应用于车辆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。
随着车辆结构和功能的不断改进和完善，研究车辆振动，设计新型悬架系统，将振动控制到最低水平是提高现代车辆质量的重要措施。
关键词：主动悬架控制策略模糊控制目录1 引言错误!未定义书签。
2 汽车悬架系统的类型和应用错误!未定义书签。
2.1 被动悬架 42.2 主动悬架 32.3 半主动悬架 43 各种悬架的性能比较错误!未定义书签。
4 汽车悬架系统的性能要求错误!未定义书签。
4.1 天棚阻尼与开关阻尼控制错误!未定义书签。
4.2 随机线性二次最优控制错误!未定义书签。
4.3 模糊控制错误!未定义书签。
4.4 神经网络控制错误!未定义书签。
4.5 预测控制错误!未定义书签。
4.6 滑模变结构控制错误!未定义书签。
4.7 复合控制错误!未定义书签。
5 汽车主动悬架的建模与仿真错误!未定义书签。
5.1 AMEsim软件基础错误!未定义书签。
5.2 汽车主动悬架的建模错误!未定义书签。
5.3 汽车主动悬架的模型的建立错误!未定义书签。
6 结论错误!未定义书签。
参考文献：错误!未定义书签。
1 悬架系统的类型与工作原理悬架是车架与车桥之间一切传力装置的总称，它的主要功用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，以保证汽车能平顺行驶。
车载视觉感知预瞄下的主动悬架控制分析与实车应用(四)
高惠民(本刊编委会委员)曾任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。
文/江苏 高惠民车载视觉感知预瞄下的主动悬架(接上期)1/4车辆2自由度的主动悬架系统数学模型如图34所示。
以上给出的车辆各被动、主动或半主动悬架系统模型均为线性悬架系统的振动模型，悬架和车轮弹簧刚度是定值，悬架的阻尼系数也是常数。
然而，事实上车辆悬架中的弹性元件和阻尼元件均存在不同程度的非线性，并且由于车辆悬架材料的变形老化以及使用环境等不确定因素影响，使得实际的车辆悬架系统是一个复杂的非线性不确定系统。
主动悬架系统的非线性控制主要由其所采用的控制策略来体现。
依据控制策略不同所采用的控制理论也不同。
通过对主动悬架系统施加一定的控制规则或策略，可使车辆悬架系统按照特定的要求改变其振动特性，以改善所关心的一个或几个振动响应量，从而达到提高车辆行驶性能的目的，这种控制规则或策略就是振动控制算法。
根据所采用减振器特性的不同，先进悬架系统可分为基于作动器的主动悬架和基于可调阻尼器的半主动悬架，同时也有相应的主动控制算法和半主动控制算法。
而实际上，半主动控制算法均是由主动控制算法依据可调阻尼器的出力特性演变而来的。
因此，在先设计和分析悬架系统的主动控制算法的基础上，给出相应的半主动控制算法。
目前车辆悬架系统振动控制算法大致可分为三类，即基于车辆状态判定的控制策略(如天棚控制算法、地棚控制算法等)、基于现代控制理论的控制策略(如PID控制算法、自适应控制算法、最优控制理论的线性二次型控制算法、滑模控制算法等)和基于智能优化理论的控制策略(模糊控制算法、神经网络控制算法等)。
但这些控制策略的研究存在共同问题是只侧重于考虑控制算法，而很少考虑行驶道路变化，影响了主动悬架的控制效果。
从某种角度讲，缺乏足够的道路路面信息限制了主动悬架进一步改善车辆的行驶性能。
如果路面干扰是因为道路的不规则而引起的，若这种情况能在车辆到达之前被测得，并且这个信息可以被控制器在决定系统控制力时进行考虑和利用，那么主动悬架的潜力将会得到更加充分的发挥。
2.7主动与半主动悬架
➢但在 “车轮—路面” |z1/q| 这一环节ft 附近的高 频共振区，由于 ft 非常小， 所以出现突出的共振峰。
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第四节 车身与车轮双质量系统的振动
空钩控制与被动悬架振动响应量的幅频特性
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第四节 车身与车轮双质量系统的振动
第四节 车身与车轮双质量系统的振动
3）可控悬架系统的幅频特性
通过推导，可以得到三个振动响应量对 q的幅频特性
z2 B2 Kt
q B1 B3 B2 B4
fd 1 B2 B1 Kt
q B1 B3 B2 B4
Fd 1
Gq&
B1 Kt B1B3 B2B4
l3
1916 N s/m
参数 f0 ft ζ
确定反馈系数后的悬架系统参数
取值 0.8752Hz 9.7035Hz
参数 γ=Kt/K
μ
取值 11.2321
10
0.6787
ζt
0.1688
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第四节 车身与车轮双质量系统的振动
➢主动控制主要改善了 “车身—车轮” |z2/z1| 这一环节在共振和高频区 的传递特性。
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第四节 车身与车轮双质量系统的振动
2.主动和被动悬架频响特性和控制效果的对比分析
1）运动方程
主动悬架的运动方程为
m2z2 u m1z1 Kt
z1
q
u
一种简单 控制模型
u为主动控制力
u l1z2 z1 l2 z1 l3z2
m2z2 l1
2
第四节 车身与车轮双质量系统的振动
汽车构造-主动悬架
主动悬架老式汽车上普通的悬架系统，其性能是预先设定好的，在汽车行驶过程中不能根据实际路况对悬架的性能（刚度、阻尼、车身角度和高度等）进行调整，无法做到在多种工况下都实现最佳的行驶平顺性和操纵稳定性。
这种性能无法调整的悬架系统称为被动悬架。
如果悬架系统的刚度、阻尼和车身位置能根据汽车的行驶条件（车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳缓冲减振状态，这种悬架就称为主动悬架。
主动悬架能够根据汽车的运动状态和路面状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使悬架系统处于最佳缓冲和减振状态，让汽车对于各种路面状况下都会有良好的适应性。
由于汽车行驶的路面条件是复杂多变的，且具有非常大的随机性，所以这种调节实际上是非常复杂的。
传统的机械式调节方法只能实现部分性能调节，随着计算机技术的发展，现代汽车普遍采用计算机系统来实现比传统主动悬架的更为复杂的高性能调节。
这种新的主动悬架系统通常也称为电子控制式主动悬架。
主动悬架系统按照是否包含动力源，可分为半主动悬架（无源主动悬架）和全主动悬架（有源主动悬架）两大类。
一、半主动悬架半主动悬架不考虑改变悬架的刚度，只考虑改变阻尼来调节的悬架的减振性能，因此其调节装置主要由无动力源的可控的阻尼元件（如图22-10所示的阻力可调式减振器）组成。
半主动悬架在被动悬架基础上增加的部件不多，工作时几乎不需要额外消耗车辆动力，但对汽车悬架的性能有明显的提高，因此这种系统具有较好的应用前景。
图22-59 别克君越采用的半主动悬架-CDC全时主动式稳定系统图22-59所示为别克君越汽车采用的半主动悬架系统，通用别克公司称其为CDC全时主动式稳定系统。
该系统采用计算机系统来实现对悬架功能的控制，属于电子控制式主动悬架。
系统中通过车身加速度传感器3和车轮加速度传感器4来采集汽车行驶状态的信息，并将信息传递给中央控制单元1（也称为汽车电脑，ECU）。
中央控制单元分析这些信息后作出调节指令，输出给CDC减振器上的CDC控制阀（参见图22-11），控制阀通过其中的电磁阀控制减振器中流通孔的大小，从而改变了减振液的阻尼值，实现对悬架状态的调节。
汽车主动悬架技术
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3rew
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2020/11/23
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2.电控悬架的功能
• 通过控制调节悬架的刚度和阻尼力，使 汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态 相适应。其基本功能如下：
• 1．车高调整 • 2．减振器阻尼力控制 • 3．弹簧刚度控制
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• 3.电子控制悬架系统的种 类
1．按传力介质的不同分:气压式、油压式 2．按控制理论的不同分
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3.LS400电控悬架工作原理
1）车身（底盘）高度工作原理
•
车辆使用中，悬架ECU
通过悬架高度位置传感器检测车
身（底盘）的高度，如高出规定，
则ECU使空气压缩机工作，同时
打开高度电磁阀，压缩空气经过
干燥器干燥后，经高度电磁阀，
进入气压缸，使车身（底盘）升
高。
•
如检测车身底盘，高度
低于规定，则打开高度电磁阀和
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• （8）线性式高度传感器
线性式高度传感器的安装位置如图，线性式高度传感器利 用因悬架位移量的变化而造成电阻器阻值的变化，得到线性式 的输出，这种传感器具有检测精度高的特点。
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线性式高度传感器结构
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• （9）加速度传感 器
当空气阀转到如图的位置时，主、副气室的气体通道被 打开，主气室的气体经空气阀的中间孔与副气室的气体相通， 相当于空气弹簧的工作容积增大，空气弹簧的刚度为“软”。
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汽车高度控制系统空气流通图
（5）抗“侧倾”：在急转弯时，电控单元根
据转动盘的角度和转速信号将刚度遇阻尼力 调到“高”状态。急转弯时→刚度、阻
尼增大
（6）抗“点头”：当车速高于60km/h紧急 制动时，电控单元自动将悬架的刚度与阻尼 调至“高”状态。汽车紧急制动时 →
刚、阻尼增大
（二）车身高度控制
低于设定高度→空气压缩机运转→ 高度控 制阀打开→压缩空气进入气压缸的主气室 →车身升高 高于设定目标→高度控制阀及排气阀打开 →压缩空气排到大气中→车身下降
主动悬架
黄莉 2011114120
根据是否能依据汽车行驶状态主动调节 车身状态可以将悬架分为主动悬架和被 动悬架
被动悬架：悬架刚度和阻尼特性不能根据汽车行 驶状态进行调节的悬架。 主动悬架：悬架的刚度和阻尼特性能根据汽车行 驶状态进行动态自适应调节，使悬架系统始终处 于最佳减震状态。
主动悬架系统分类：
（3）前、后轮相关控制：在汽车以30-80km/h的速度行驶 遇到障碍时，前车轮高速传感器的脉冲信号传给悬架电控 单元，电控单元将后车轮悬架的刚度和阻尼力调至”低 “状态，提高汽车乘坐舒适性。前轮遇凸起 →后轮刚度、 阻尼增大
（4）抗”俯仰“：当车速低于20km/h 且加速度较大时，悬 架电控单元将弹簧刚度和减震器阻尼力调到”高“状态， 以抑制汽车急起步时的车身“后仰”;当车速高于60km/h 紧急制动时，悬架电控单元将弹簧刚度和减震器阻尼力调 到”高“状态，以抵抗汽车紧急制动时的车身“前仰”。 突然起步或突然加速时 →刚度、阻尼增大。
主动悬架系统按其是否包含动力源，可分为全主 动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主 动悬架)系统两大类。按其介质分为，油气式主动 悬架和空气式主动悬架。
全主动悬架系统
一· 功用
根据汽车运动的实际情况，对悬架的刚度和阻尼 进行动态地自适应调节，使其处于最佳减震状态。
二· 组成
主动悬架包括弹性元件、减震器、导向机构（被 动悬架）、能源系统、测量系统、反馈控制系统 和执行系统。
（3）车身高度ON/OFF 控制开关 ON:系统不对车身进行调节 OFF:系统按驾驶员选择的模式进行车身高度调节
四· 悬架的工作过程
（一）悬架刚度和减震器阻尼力控制 （1）高速感应控制：当车速大于110km/h时，悬架电控 单元会通过执行器将悬架的刚度和阻尼调到”中间“状 态，以提高汽车高速行驶时的稳定性。高速→刚度、阻 尼增大 （2）坏路面感应控制：当汽车以40-60km/h的速度驶入 坏路面时，若前轮车速传感器检测处路面有小凸起则在 后轮越过该凸起前，悬架电控单元自动时悬架刚度和阻 尼力在”中间“状态，以抑制车体的前后颠簸与跳动。 当汽车以高于100km/h的速度使人坏路面时，悬架电控 单元将弹簧刚度和减震器阻尼力调到”高“状态，以保 证汽车的操纵稳定性和通过性。坏路面行驶 →刚度、阻 尼增大。
三· 雷克萨斯LS400电控空气悬架
图2-15 雷克萨斯LS400轿车电控空气悬架系统零部件车上布置
(二）操作开关：LRC驾驶控制开关、高度控制开关 和高度ON/OFF控制开关
（1）LRC驾驶控制开关
SPORT:高值自动控制 NORM：常规值自动控制 （2）高度控制开关 HIGH:高值自动控制 NORM:常规值自动控制