汽车主动悬架毕业论文

摘要为了满足现代汽车悬架提出的各种性能要求,悬架的结构形式一直在不断地更新和完善,尽管这样,传统的被动悬架仍然受到很多限制,主要是难于同时改善在不平路面上高速行驶车辆的稳定性和行驶平顺性,即使采用优化设计也只能保证悬架在特定的激励发生变化后,悬架的性能亦随之发生变化,为了克服传统的被动悬架对汽车性能改善的限制,近年来,汽车工业中相继出现了性能更加优越的主动悬架和半主动悬架。

关键词：汽车主动悬架半主动悬架生产发展方向In order to satisfy the modern automobile suspended frame of the proposed all sorts of performance requirements, suspension structure form has been in constant updates and perfect, despite this, traditional passive suspension still subject to many restri ctions, mainly is difficult to improving the uneven pavement on the stability of the vehicle and the art of, even if adopting the optimization design also only guarantee the suspension in particular incentive change, suspension performance also change, in order to overcome the traditional passive suspension for car performance improvement the limit, in recent years, the auto industry in succession in appeared more superior performance active suspension and semi-active suspensionKeywords:car active suspension semi-active suspension production and development direction摘要 (1)Abstract (2)前言 (4)1汽车悬架概述 (5)1.1汽车悬架功用 (5)1.2 悬架系统的性能要求 (6)2汽车电子控制悬架系统 (7)2.1汽车电子控制系统的基本内容 (7)2.2汽车电子控制悬架概述 (8)3主动悬架系统概论 (9)3.1 主动悬架系统组成 (9)3.2主动悬架系统的类型及原理 (10)3.3 主动悬架的优缺点 (12)3.4主动悬挂技术应用发展状况及趋势 (13)3.5主动悬架的电控系统及控制策略 (15)3.5.1预见控制方法 (16)3.5.2自适应控制 (16)3.5.3鲁棒控制 (17)3.5.4变结构控制 (17)3.5.5模糊控制 (17)4主动悬架系统对汽车制动性能改善分析 (18)4.1问题的提出 (18)4.2模型的建立 (19)4.3控制器的建立 (19)4.4模拟分析 (19)结语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)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。

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。

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。

综合悬架的基本功能和行使动力学的主要性能指标我们大体可以得出对理想悬架的设计期望是：(1) 车辆在不同路面（包括不同的车速、路面不平度情况）上直线行驶时能够使车身及车轮的振动减少至最低水平，为乘员提供最好的乘坐舒适性（即所指的平顺性）；(2) 从行驶安全性和操纵稳定性方面考虑，应该能够最大限度的减小轮胎的动载荷以保证良好的轮胎接地性；(3) 悬架的动行程要控制在允许的范围内，以尽量保证不发生限位块撞击所引起的对人和货物的冲击；(4) 从舒适性和稳定性考虑保证良好的车身姿态；(5) 此外，还需考虑再结合其它控制系统的情况下的车辆总体性能的要求，如结合自动防抱死系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）和四轮转向系统（4WS）等在不同车辆工况下（如启动、制动、转弯时），仍需保证对车身的方向控制和姿态控制，或根据需要提供各轮胎的载荷分布，同时提供良好的乘坐舒适性。

以上要求在车辆参数变化时也同样需要保证（如车身载荷或轮胎垂直刚度在一定范围内变化）。

但是对这样的理想悬架设计期望似乎过于苛求。

而实际上在通常的悬架设计中，上述各项要求及性能之间存在着冲突与矛盾。

比如在一个低刚度的软悬架能获得较好的乘坐舒适性，但同时需要较大的悬架空间又带来较差的车身姿态控制；而为了保证较好的操纵稳定性，使车辆在转弯、起动和刹车时车体的点头、后坐较小，又要求车辆具有较“硬”的特点。

在实际中，车辆行驶在一个多变的环境中，可能包括不同的路面输入（如不同的车速和路面不平度），不同的车辆工况（如车辆在加速、制动、转弯时等工作情况），而且车辆参数本身也可能发生变化（如随乘员和货物的多少而改变的车身质量，以及随车速和温度、胎质而改变的轮胎刚度等）。

因此，悬架设计师要对以上变化因素给予充分考虑。

多年来，车辆工程师们正是通过反复不断的探索，使其设计性能尽量体现对以上各因素合理的折中，以及对不同性能的要求及侧重，以实现尽可能的综合。

2汽车电子控制悬架系统2.1汽车电子控制系统的基本内容汽车电子控制系统的研究目的应该从系统工程的观点出发，以数学和工程方法为工具，综合应用汽车和微电子技术以及自动化控制理论，使三者有机结合，实现汽车电子控制的最优化。

汽车电子控制系统的基本研究内容有：（1）对汽车的各分系统建立模型，然后利用模型分析系统，最后确定各分系统的控制目标。

（2）根据分系统的控制目标，应用自动控制理论，选择最佳控制方式。

（3）协调各分系统的关系，实现综合控制，从而保证汽车总体性能水平。

（4）研究汽车与驾驶员和环境的关系，探讨人—车—环境系统控制规律。

（5）围绕分系统的控制目标，实现各组成部分的有机结合。

（6）对汽车计算机控制系统结构和要素进行分析，论述系统的最优化途径。

（7）讨论汽车电子控制系统的可靠性问题。

（8）研究汽车计算机控制系统的设计，包括硬件和软件两部分。

2.2汽车电子控制悬架概述悬架是车身与车轮之间一切传力连接装置的总称。

汽车悬架的作用除了缓冲和吸收车轮的振动之外，还要在汽车行驶过程中传递车轮与路面之间的驱动力和制动力，当汽车转向时，悬架还要承受来自车身的侧向力，并在汽车起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动，提高汽车的行驶稳定性和安全性。

根据现代汽车对悬架系统的各种性能要求，悬架的结构形式和振动控制方法随时在更新和完善。

悬架的结构形式很多，可分为独立悬架和非独立悬架两大类。

如果按照控制力进行分类，则可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种基本类型，三种悬架的简化模型如图1-1所示。

其中：1—传感器、2—可调减振器、3—执行器。

（a）被动悬架（b）主动悬架（c）半主动悬架图1-1 三种悬架系统简化模型①被动悬架：被动悬架系统的概念是在1934年由OLLEY提出的。