汽车计算机控制_第7章悬架控制

概述
半主动悬架：
能夠根据汽车的载荷情况，行驶状态和道路条件，按 照既定的控制策略控制执行器改变减振器各腔油液通 道截面，从而改变悬架的阻尼，使悬架的特性与汽车 的行驶状态相匹配。
半主动悬架系统的类别：
电动变阻尼式 压电式 磁流变式
概述
与其他控制系统一样，半主动悬架系统一般也是 由传感器，电子控制单元，执行器组成
• 控制单元将使弹簧刚度处于较软状态，使减震器阻尼
处于较小状态，使车身高度适中，改善汽车平顺性和 舒适性。
• 较高车速行驶（高于80KM/H ）
• 控制单元将使弹簧刚度和减震器阻尼处于适中状态，
并使车身高度变为较低状态，以改善汽车的稳定性和 舒适性。
3.低速急加速时的控制策略
低速急加速过程（一般小于20KM/H ），使弹簧刚度
阻尼调节原理：
使电磁线圈通电产生磁场，油液中的铁质 微粒将排列成纤维结构，使油液变成粘度 较大的胶体状态，增大阻尼。 调节电流的大小，可以在很大范围内连续 调节阻尼大小，响应时间短。
控制系统 向主动空气悬架控制单元输入的信号主要有驾驶 模式，车速，转向盘转动状态，制动状态，油门状态， 车门状态和车轮附近车身的离地高度等。
道路条件进行判别，并根据判别结果控制悬架的刚度， 阻尼和高度。
1.车身高度和姿态控制策略 当车身高度因载荷变化处于过高，过低或姿态不正时，
控制高度控制阀，调节悬架高度，使车身离地高度适 中，提高汽车的稳定性，平顺性，舒适性，安全性。
• 2.一般行驶状态下的控制策略
• 低速行驶（低于80KM/H）
高速行驶自动控制模式；
常规自动控制模式；
车身加速度传感器： 检测车身振动，间接反映行驶的路面状 况和车身横向运动状况；
执行器
电磁阀、步进电动机或泵气电动机等；
要求他们根据电脑的控制信号，准确快速和及时 地作出动作反应，实现对减振器阻尼等的调节
电动式变阻尼悬架控制系统
特点：采用电动式减振器阻尼变换执行器
全主动悬架 （宽带主动悬 架）
0～15Hz
慢主动悬架 （有限带宽主 动悬架）
5～6Hz
2、无级可调
3、有级可调
图 慢主动悬架
可控悬架系统的控制方法
天棚阻尼器控制原理
（天棚sky-hook在《汽车理论》中被称为“空钩”）
自适应控制方法（比较成熟）
•自校正控制 •模型参考自适应控制
最优控制（主动悬架）
传感器
超声波路面传感器： 检测行驶道路条件，计算车身离地 高度；
还可反映车身俯仰情况；
制动开关： 制动灯电路通断； 用于ECU判定汽车制动情况； 防止制动时点头现象发生；
车速传感器：
检测车轮转速； 反映车速和计算车身侧倾量；
传感器
方向盘转角传感器： 检测转向盘转角，计算车身侧倾； 选择开关： 切换悬架系统的控制模式：
根据汽车速度传感器输入信号判定汽车处于急加速时； 应使各减振器都处于适中状态；
防颠簸控制策略
根据车速传感器和道路传感器输入信号判定汽车行驶在不平整路面时；
应使各减振器都处于适中状态，避免车底触地，改善车轮接地状态；
控制策略
高速稳定控制策略
根据车速传感器信号，判定车速范围区间； 应使汽车两侧前减振器处于适中状态，使两侧后减振器处于较软 状态，以改善汽车在高速行驶时的方向稳定性；
压电式变阻尼悬架控制系统
执行器阻尼调节原理：
如果增大供给压电执行器的 电压，执行器膨胀，油液通 道截面变大，减振器阻尼将 会减小； 反之，减振器阻尼增大；
磁流变式变阻尼悬架控制系统
采用新型的减振器：
减振器中的油液为含有铁质悬浮微粒的合成油液； 减振器上下腔油液通道旁设有由ECU控制通过电流的电磁线圈；
•最优预见控制 •线性最优控制 •H∞最优控制
智能控制
•模糊控制 •神经网络控制
概述
半主动悬架：
能夠根据汽车的载荷情况，行驶状态和道路条件，按 照既定的控制策略控制执行器改变减振器各腔油液通 道截面，从而改变悬架的阻尼，使悬架的特性与汽车 的行驶状态相匹配。
半主动悬架系统的类别：
电动变阻尼式 压电式 磁流变式
1.油缸式防侧倾主动悬架防侧倾控制
2.电动式防侧倾控制系统
阻尼变为较小状态，以抑制在高速急转弯时容易产生 的车身侧倾趋势。
6.在不平整道路行驶时的控制策略
7.车门开启时的控制策略
8.故障保护策略
防侧倾主动悬架控制策略
防侧倾主动悬架控制系统根据汽车的行驶状态主 动地调整横向稳定杆的状态，以减轻车身因载荷 偏重、转向行驶或道路存在横坡、凹凸等因素导 致的过度侧倾。
•有动力源 •阻尼、刚度、悬架高度可调
可控悬架与被动悬架的主 要差别是： 作用在车身和车轮之 间的力不再单纯取决于悬 架相对位移和相对速度单 一的特性。→控制力
半主动悬架与主动悬架
半主动悬架
阻尼力调节方法： 1、节流口面积 2、工作液粘度 ◇磁流变体 ◇电流变体 控制方法： 1、阻尼实时可调
主动悬架
控制策略
防侧倾控制策略
结合转向盘传感器信号和车速传感器信号估算汽车侧倾趋势； 应使汽车外侧前、后减振器进入较硬状态，以抑制车身的侧倾程度；
防前俯控制策略
根据制动灯开关和道路传感器信号判定汽车是否制动且存在前俯趋势； 应使汽车两侧前、后减振器进入较硬状态，以抑制车身的前俯程度；
防后仰控制策略
变为较硬状态，减震器阻尼较小状态，以抑制在急加 速时产生的车身后仰趋势。
4.高速制动时的控制策略 高速制动时（一般大于60KM/H ），使弹簧刚度变为
较硬状态，使减震器阻尼变为较大状态，以抑制高速 紧急制动时容易产生的车身前俯趋势。
5.高速急转弯时的控制策略
高速急转弯时，使弹簧刚度变为较硬状态，使减震器
防摇晃控制策略
当根据车速传感器信号判定汽车处于停车状态时； 应使各减振器处于较硬状态，以免乘员上、下车时引起车身摇晃
压电式变阻尼悬架控制系统
特点：
减震器上端设置有压电传感器 由压电陶瓷元件叠合而成； 压电效应：将减振器承受的的轴向作用力转变为电信号，方便控制单元了解汽车的 载荷和减振器的工作状态； 减振器油液通道截面的变化靠压电执行器轴 线厚度的膨胀和收缩实现。
日本Toyota公司TEMS系统的车身高度控制系统
空气电磁阀总成包括了上述进气阀、排气阀、调压阀和 干燥器等所具有的作用和功能。
光电传感器A的状态 0 0 1 1
光电传感器B的状态 0 1 1 0
车身离地高度范围 过低 低 高 过高
2.控wenku.baidu.com策略
控制单元根据传感器和开关信号对汽车的行驶状态和
悬架控制的目标和类型
一、悬架控制目标及评价指标
根据 • 行驶工况 • 道路状况 • 载荷情况 调整 • 阻尼 • 刚度 • 悬架高度 评价指标 • 平顺性（振动加速度） • 接地性（车轮动变形） • 动行程（悬架动挠度）
二、悬架控制系统的类型 半主动悬架控制系统
•无动力源 •阻尼、刚度可调
主动悬架控制系统
控制单元
脉宽调制信号 步进电动机
扇齿
减振器转阀控制杆 转阀控制杆再带动旋转阀转动；
改变减振器上下两腔之间的液流通道截面；
进而改变减振器的阻尼状态
电动式变阻尼悬架控制系统
减振器有较软、适中和较硬三种不同的阻尼状态，如图所示。
当转阀转动到节流孔A（大）和C都打开的位置时，油液通流截面最大，减振器处 于较软状态； 当转阀转动到节流孔B（小）和C都打开的位置时，减振器处于适中状态; 当转阀转动到节流孔A、B和C都关闭的位置时，减振器处于较硬状态。