汽车悬架多刚体动力学分析及九点控制

体 系统 动力 学拉格 朗 日法来 建 立汽 车悬 架系 统 的多 刚 系统 可 简化 为如 图 １ 所示 的 ５自由度 平面模 型 。这 是
体 动力学 模型 ， 并在 此基础 上 进行 主动 悬架控 制研 究 。 好 的控制 效果 。
一
个 带有 主动 悬 架执 行元 件 （ 作动 器 ）的 ３构 件多刚
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Ｄ 为横 摆 臂与 车 身 ２个 铰接 点，构 成横 摆臂 自身 的转
轴 ，Ａ 上 Ａ Ｄ Ｂ；Ｃ为麦 氏悬 架 上端 与 车 身 铰接 点；
目前 汽车广 泛 采用 的是 一种 麦克 弗森 滑柱 式前 悬 为后悬 架 与车身 铰接 点 ； 为后轮 Ｔ ＤＡ元件 上 支点 。 Ｓ 架和 纵 向拖臂 式后 悬架 组成 的悬 架装 置 。每个 前轮 通 Ｔ ＤＡ元 件 为机 械系 统 动力 学 中的常 见元 素 ， 即移 动 Ｓ 过横 摆臂 和伸缩 式 滑柱 支杆 组件 与车 身相 连 ，悬架 弹 弹簧 一阻尼器 一作动器 的组合 。 分别 以各 质心 为 原点 ， 簧和 阻尼 器与支 杆 组件 同轴 ，而后 悬 可视 为一 个铰 接 建 立 各 构 件 自身 的 局 部 坐 标 系 ０
运 动 学和动 力 学分析 ，而智 能九 点控 制系统 具有 良好 简化 ：假 定左右 车 轮遇 到 的地 面不平 度相 等 ，而且 汽 的智 能控制 效果 ，若 将二 者 的特 点和长 处适 当地 结 合 车 对称 于纵 向轴 线 ，此 时汽 车没 有横 向角振动 ，只有 起 来 ，则可 得到 一个 更优 的控 制系 统 。文章采 用 多 刚 垂直 振 动 以及纵 向角 振动 。基于 以上 假 设，汽 车振 动
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在 控制策 略 设计 时 ，采 用九 点控 制器 ，系统表 现 出 良 体 ，３构件 依 次 为 车 身 Ｂ 、前 轮 Ｂ 及 后 轮 Ｂ 。麦 氏
悬架横 摆 臂平 面 化为移 动 一转动 副 一 ，其 中 和
１ 悬 架 系统 多刚体 动 力学模 型 【 １ ｌ
１１ 模 型 分 析 【 ． ２
摘要： 汽车机械 系统 的建模 、分析 与求解始终 是动 力学的关键 问题 ，ห้องสมุดไป่ตู้快速 准确地 求解分析 ，文章借助 多刚体 系
统 动 力 学 的拉 格 朗 日法 对 汽 车 悬 架进 行 分 析 ，建 立 了基 于 多 刚 体 系统 动 力 学 的 主 动 悬 架 系统 模 型 ， 并 采 用 九 点 控 制 策略 进 行 了 理 论 分 析 和 计 算 机 仿 真 。 仿 真 结 果 表 明 ， 以 多 刚 体 动 力 学 方 法 同 九 点 控 制 策 略 相 结 合 的 汽 车 悬
架 系统 性 能 良好 。
关键词： 车 ； 架 ； 汽 悬 多刚 体 动力 学 ； 九点 控 制
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汽车 作 为一个 复杂 的机 械 系统 ，很 多部 件 的运 动 在车 身上 的纵 摆 臂 ，允许后 轮 相对 于车 身运 动 ，连接
是 大位移 和 空 间非线性 的，在建 立动 力 学方程 时 面 临 在 后 纵摆 臂和 车身 间的弹簧 以及 阻尼 零 件作 为车 身 的
繁重 的数 学运 算 ，又 由于方程 的非线 性和 复杂 性 ，很 支 撑 ，缓 冲 轮 胎 路 面 力 。 汽 车 悬 架 系 统 是 一 个 典 型 难求 得真解 。多刚体 系 统动 力学 善于进 行 复杂 系统 的 的多质 量 振动 系统 ，为 了便 于 分析 ，将模 型进 行 如下
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