汽车电磁阀式半主动悬架控制系统设计
汽车磁流变半主动悬架系统设计与试验
汽车磁流变半主动悬架系统设计与试验寇发荣【摘要】为了提高汽车的平顺性和行驶稳定性,设计了一种安装双出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架系统.在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,建立了基于磁流变减振器的半主动悬架系统动力学模型;设计了磁流变减振器物理样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,获得该磁流变减振器的示功特性和速度特性曲线,并利用试验结果进行了模型参数识别与模型验证.考虑时滞对悬架系统的影响,计算了该磁流变半主动悬架的临界时滞,采用Smith预估时滞补偿控制策略,设计了磁流变半主动悬架模糊时滞控制器;利用Matlab软件进行了磁流变半主动悬架时滞补偿控制仿真对比分析;研制了汽车半主动悬架测试系统,开展了磁流变半主动悬架控制台架试验.仿真与试验结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,控制灵敏;试验建模所获得的改进型磁流变减振器多项式力学模型是正确的.与被动悬架相比,在正弦激励和随机路面谱输入下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度下降30％左右,减振效果明显.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2016(047)004【总页数】8页(P280-287)【关键词】汽车;磁流变减振器;半主动悬架;设计;试验建模;台架试验【作者】寇发荣【作者单位】西安科技大学机械工程学院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】U463.3传统被动悬架因其固有的缺陷而限制了汽车性能的进一步提高，可控悬架已成为汽车悬架技术的发展方向[1-3]。
半主动悬架兼具被动悬架和主动悬架的优点，而且能够达到接近主动悬架的控制效果，是目前最具应用前景的可控悬架形式[4-8]。
磁流变液减振器是一种随外加磁场强度而能改变其流变特性的智能减振装置，具有调节范围宽、温度适应性强、响应速度快、能耗低等优点，非常适合于半主动悬架控制，成为国内外学者研究的热点之一[9-13]。
建立简单而又精确的磁流变减振器力学模型是设计控制器、实现最佳减振控制效果的主要因素之一。
汽车磁流变半主动悬架的结构设计与实验方案分析
汽车磁流变半主动悬架的结构设计与实验方案分析汽车磁流变半主动悬架是一种应用了磁流变流体技术的车辆悬架系统，通过控制磁流变流体的流动来实现对悬架坐姿的调节和控制。
这种悬架系统具有调节响应速度快、可调范围大、耐久性好等优点，因此在汽车悬架领域有广阔的应用前景。
本文将对汽车磁流变半主动悬架的结构设计和实验方案进行分析。
首先，流体设计是汽车磁流变悬架的关键。
磁流变流体是一种在外加磁场作用下可以改变其流变性能的特殊流体。
在设计磁流变半主动悬架时，需要选择合适的磁流变流体，并考虑其流变性能与悬架系统的需求相匹配。
同时，为了提高悬架系统的稳定性和可靠性，还需要考虑流体的耐磨性、耐高温性和抗氧化性等性能。
其次，磁场设计是磁流变悬架的关键。
通过对磁场的控制可以改变磁流变流体的流动特性，从而实现对悬架硬度和阻尼的调节。
在设计磁场时，需要考虑磁场的分布均匀性和磁场强度的调节范围。
同时，还需要考虑磁场对周围环境和其他电子设备的影响，避免产生电磁干扰。
悬架结构设计是汽车磁流变悬架的另一个重要方面。
悬架结构需要能够容纳磁流变流体和磁场设备，并具备良好的机械强度和振动吸收能力。
常见的悬架结构包括单管悬架、双管悬架和磁流变弹簧等。
在设计悬架结构时，需要考虑悬架的稳定性、可靠性和维修性等因素。
最后，控制系统设计是汽车磁流变悬架的核心。
通过对磁场和磁流变流体的控制，可以实现对悬架硬度和阻尼的精确调节。
在设计控制系统时，需要选择合适的传感器来捕捉车辆的运动状态，如加速度传感器和位移传感器等。
同时，还需要设计合适的控制算法和控制器来实现对悬架的控制。
除了结构设计，还需要进行实验方案分析来验证汽车磁流变半主动悬架的性能。
实验方案可以包括试验台设计、实验参数的选择和数据采集等。
在进行试验时，可以通过不同的工况模拟来测试悬架系统的性能，如垂直悬架、水平悬架和侧倾悬架等。
总之，汽车磁流变半主动悬架的结构设计和实验方案分析是实现该技术商业化的关键环节。
磁流变半主动悬架(MRC)技术
磁流变半主动悬架（MRC）技术磁流变半主动悬架（MRC）技术在自动驾驶和智能车辆技术发展中扮演着重要的角色。
传统的车辆悬架技术由于其结构主要由弹簧、减震器等传统的机械组件构成，其振动控制性能难以提高，而MRC技术则是在车辆悬架中加入磁流变液体，能够通过外部电场实现对车辆悬架的控制，报告将主要分为MRC的结构、特点、控制方式等方面来概述这项技术的发展，最后分析其存在的问题与未来的发展趋势。
一、MRC的结构MRC技术的核心部分为磁流变液体，通过电磁控制来改变液体的粘度，使得液体在不同状态下表现不同的物理状态。
一般情况下，MRC技术的结构由悬挂系统、传感器和电气控制单元等三部分组成。
传感器通过检测车身倾斜角度、汽车速度、车轮所受载荷等参数，并将数据反馈给控制单元。
控制单元通过对电磁阀进行操作，实现对磁流变液体的操控，进而达到悬架阻尼的调节。
二、MRC技术的特点MRC技术有着控制精度高、响应速度快、安全性能高等优点。
它能够实现对汽车悬挂系统的主动控制，有效地降低汽车在行驶中的震动和噪声，使车辆行驶更加平稳和舒适，同时也可以提高行驶的安全性。
当车辆在快速加速、变道、制动等操作的时候，MRC技术可以根据车辆状态及道路条件自适应调整其阻尼，起到导向、平衡车身的作用，车辆可以更加稳定地行驶。
三、MRC技术的控制方式MRC技术的控制方式主要有两种，一种是“开环控制”，即通过预设一定的阻尼控制曲线，根据实际情况去调整曲线坡度来控制车辆悬挂阻尼，由于此方法控制精度较低，存在操作难度大、应用范围受限等缺点。
另一种是“闭环控制”，这种控制方式会根据车辆实时传感器数据和悬挂阻尼控制器来实现对车辆悬挂阻尼的自适应控制，控制精度更高，也更容易达到自适应控制的目的。
四、存在的问题与发展趋势虽然MRC技术具有许多优点，但其高昂的成本和液体耐久性问题限制了其推广和应用。
此外，MRC技术在极端情况下也可能会出现失灵的问题。
未来，无人驾驶和智能汽车技术的日益发展，将极大地促进MRC技术的发展，磁流变材料的加工工艺和应用技术也将得到进一步提高。
基于磁流变半主动悬架的汽车底盘集成控制的开题报告
基于磁流变半主动悬架的汽车底盘集成控制的开题报告一、选题背景汽车悬架系统是汽车底盘的重要组成部分，对车辆行驶稳定性、舒适坐姿和安全行驶起着至关重要的作用。
以往的悬架系统主要是被动悬架，即悬架系统无法主动调整，并且只能随着路面的不平，跟随车辆上下运动，导致车辆运动不稳定，行驶不流畅，而且路况较差时车辆颠簸不安，缺乏舒适性。
近年来，随着科技的不断进步，特别是传感技术、信息技术、控制技术等科技的快速应用，悬架系统得到了很好的改进和完善。
其中，磁流变半主动悬架系统是一种较为先进的悬架系统，它具有优良的减震、提高车辆稳定性、调节悬架刚度和阻尼等，可以适应不同路况和不同车速的需要。
二、选题意义随着社会经济的不断发展和汽车工业的不断壮大，汽车已经成为人们生活中不可缺少的重要交通工具。
然而，在现代交通拥堵、道路条件变化等情况下，汽车悬架系统的质量和效率显得尤为重要。
特别是在高速公路和恶劣路况下，传统的被动悬架系统不能满足汽车行驶的要求。
因此，磁流变半主动悬架系统成为汽车悬架系统的研究重点之一，对于汽车悬架系统的改进和完善具有重要的现实意义。
三、研究目的本论文主要研究基于磁流变半主动悬架的汽车底盘集成控制系统。
该系统利用磁流变液体在特定电场下的物理特性，实现对悬架系统的电子调控，提高了汽车悬架系统的精准度、灵敏度和响应速度，克服了传统悬架系统的不足，例如：负载平衡、路面适应性、高刚度和阻尼等。
四、研究内容1. 磁流变半主动悬架系统的概述研究基于磁流变半主动悬架的汽车底盘集成控制需要对磁流变液体的物理特性、磁流变阀、磁流变液体的粘弹性等进行系统概述和介绍。
2. 汽车底盘控制系统的设计设计汽车底盘控制系统，选择合适的硬件平台和软件平台，完成系统模型的建立和软硬件的调试。
3. 磁流变半主动悬架系统的模型分析研究并分析磁流变液体在磁场下的物理特性，建立汽车底盘集成控制系统的模型，分析和验证磁流变半主动悬架系统的效果。
五、研究方法以磁流变半主动悬架系统为研究重点，通过建立汽车底盘控制系统的模型，实现对磁流变半主动悬架的控制，提高汽车悬架系统的精准度、灵敏度和响应速度，最终达到优化汽车悬架系统控制的目的。
电磁阀控制半主动悬架可调减振器的研制
电磁阀控制半主动悬架可调减振器的研制刘伟哲;王忠良;陈昌建;郭洪文【摘要】In this paper a 7 degrees of freedom model of an off-road vehicle is established, and the influence of variation of suspension damper on vehicle stability and ride comfort is analyzed in three main working conditions: straight driving, speeding up, braking and steering. Solenoid valve control damper adjustable damper is developed, and damper indicator test, speed characteristic bench test are carried out, from which indicator diagram and speed characteristic curve of the passive damper and adjustable damper are obtained. The results show that the changes of soft and hard dampers with the velocity are very significant, indicating that soft and hard adjustment of damper can be made.%建立了某越野车7自由度模型,分析了该车辆在直线行驶、加速-制动以及转向工况下悬架阻尼变化对车辆稳定性和乘坐舒适性的影响.研制了电磁阀控制阻尼可调减振器,并进行了减振器示功试验、速度特性台架试验,得出被动减振器及可调减振器的示功图和速度特性曲线.结果表明,该可调减振器的软、硬阻尼力随速度的变化有明显的区别,说明基本达到了阻尼的软、硬可调.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】4页(P30-33)【关键词】半主动悬架;减振器;电磁阀;阻尼调整【作者】刘伟哲;王忠良;陈昌建;郭洪文【作者单位】河北师范大学;河北师范大学;河北工业职业技术学院;上海天合汽车研发中心【正文语种】中文【中图分类】U463.33悬架阻尼对车辆的稳定性和乘坐舒适性有着重要的影响。
《磁流变半主动悬架控制策略研究》
《磁流变半主动悬架控制策略研究》一、引言随着汽车工业的快速发展，人们对汽车乘坐舒适性和行驶稳定性的要求越来越高。
悬架系统作为汽车的重要组成部分，其性能直接影响到整车的驾驶体验。
磁流变半主动悬架作为一种新型的悬架技术，具有优良的减振性能和适应性，成为了当前研究的热点。
本文旨在研究磁流变半主动悬架的控制策略，以提高汽车的行驶性能和乘坐舒适性。
二、磁流变半主动悬架技术概述磁流变半主动悬架是一种利用磁流变液体的可调阻尼特性来实现悬架阻尼可调的悬架系统。
它通过改变磁流变液的阻尼系数，实现对悬架阻尼的实时调整，从而提高车辆的行驶性能和乘坐舒适性。
磁流变半主动悬架具有结构简单、阻尼可调、响应速度快等优点，成为了现代汽车悬架技术的研究热点。
三、磁流变半主动悬架控制策略研究3.1 控制策略概述磁流变半主动悬架的控制策略是决定其性能的关键因素。
目前，常见的控制策略包括天棚阻尼控制策略、预瞄天棚阻尼控制策略、模糊控制策略等。
这些控制策略各有优缺点，需要根据不同的应用场景和需求进行选择和优化。
3.2 天棚阻尼控制策略天棚阻尼控制策略是一种基于速度反馈的控制策略，其基本思想是模拟天棚阻尼的效果，通过速度传感器实时检测车身的速度，并根据设定的阻尼系数计算出所需的阻尼力。
该策略具有结构简单、响应速度快等优点，但对于复杂路况和多种工况的适应性有待提高。
3.3 预瞄天棚阻尼控制策略预瞄天棚阻尼控制策略是在天棚阻尼控制策略的基础上，引入了预瞄功能。
通过预知未来路况信息，提前调整悬架的阻尼力，从而提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
该策略具有较好的适应性和鲁棒性，但需要高精度的预瞄算法和传感器支持。
3.4 模糊控制策略模糊控制策略是一种基于模糊逻辑的控制策略，其基本思想是通过建立模糊规则库和模糊推理机制，实现对复杂系统的高效控制。
在磁流变半主动悬架控制中，模糊控制策略可以根据实时路况和车辆状态信息，自动调整阻尼系数和悬架刚度，实现最优的减振效果。
OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统设计的开题报告
基于μC/OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统设计的开题报告1.背景与意义汽车磁流变半主动悬架是一种先进的悬挂系统，能够通过改变液体的粘度来达到对车身高度和硬度的控制。
这种悬挂系统能够在不影响行驶稳定性的情况下提高车辆的舒适性和操控性。
因此，在当前的汽车工业中，磁流变半主动悬架已成为众多高档轿车上的标配。
控制磁流变半主动悬架的方式有多种，其中一种是基于实时操作系统的控制系统。
而μC/OS-Ⅱ则是一款广泛使用的实时操作系统，它具有较高的稳定性和灵活性，在很多领域中得到了广泛应用。
本文旨在利用μC/OS-Ⅱ操作系统设计一款汽车磁流变半主动悬架控制系统，实现对车身高度和硬度的实时调节，提高汽车的乘坐舒适性和操控性。
2.研究内容本文主要研究内容包括：1）分析磁流变半主动悬架的工作原理和控制方法；2）介绍μC/OS-Ⅱ实时操作系统的特点和使用方法；3）设计磁流变半主动悬架控制系统的硬件和软件结构；4）编写μC/OS-Ⅱ操作系统下的程序，实现对磁流变半主动悬架的控制；5）通过实验测试，验证设计程序的正确性和效果。
3.研究方法本文研究方法包括：1）文献调研：对磁流变半主动悬架的原理和控制方法进行深入研究，并对μC/OS-Ⅱ实时操作系统进行介绍和了解。
2）设计思路：根据文献调研的结果，确定磁流变半主动悬架控制系统的硬件和软件结构，并且设计出相应的控制算法和程序。
3）软件开发：根据设计思路，利用C语言和编写μC/OS-Ⅱ操作系统下的程序，并进行测试和修改。
4）实验测试：利用实验测试验证程序的正确性和效果，通过对实验数据的分析得出结论。
4.预期成果通过研究本文，预期能够设计出基于μC/OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统，实现对汽车悬挂的实时控制。
同时，预期能够验证该系统的效果和正确性，并得出相应的结论。
5.研究难点本文研究难点在于：1）设计磁流变半主动悬架控制系统的硬件和软件结构；2）编写基于μC/OS-Ⅱ操作系统的程序，并实现悬架的实时控制。
OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统设计的开题报告
基于μC/OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统设计的开题报告一、研究背景汽车悬架系统是汽车的重要组成部分，它直接关系到汽车的行驶性能和乘坐舒适度。
目前，国内外磁流变半主动悬架技术已经成熟，可以有效的改善汽车行驶性能和乘坐舒适度。
但是，有效的磁流变半主动悬架控制算法设计和实现一直是该领域的研究热点。
本论文的主要研究内容是基于μC/OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统设计，通过对汽车磁流变悬架控制算法的研究和实现，以提高汽车的行驶性能和乘坐舒适度。
二、研究目的与意义本论文的研究目的是设计一种基于μC/OS-Ⅱ的汽车磁流变半主动悬架控制系统。
该系统能够利用车辆动态参数和路面状况进行实时控制，从而提高汽车的行驶性能和乘坐舒适度。
该磁流变半主动悬架控制系统具有重要的应用价值和社会经济效益，能够大大提高汽车行驶的安全性和舒适性，减少交通事故的发生率，同时具有农村道路、山路、崎岖路况等不同路面状态下的适应性，能够满足不同车辆和不同驾驶场景下的使用需求。
三、研究方法本论文使用μC/OS-Ⅱ实时操作系统作为磁流变半主动悬架控制系统的基础框架，通过对磁流变半主动悬架控制算法的研究和设计，实现对汽车悬架系统的实时控制。
论文的研究方法主要包括以下几个方面：1.分析汽车悬架系统的工作原理和磁流变技术的特点，确定系统的控制策略和性能指标。
2.基于C语言编写汽车磁流变半主动悬架控制系统的控制算法，实现车辆动态参数的监测和悬架系统的实时控制。
3.使用μC/OS-Ⅱ实时操作系统作为磁流变半主动悬架控制系统的基础框架，实现悬架系统的实时控制。
4.使用实验数据对系统进行评价和性能测试，验证该系统的性能和可行性。
四、研究内容和时间安排本论文主要研究内容包括：汽车磁流变半主动悬架系统的工作原理和磁流变技术的特点，系统的控制策略和性能指标的确定；基于C语言编写汽车磁流变半主动悬架控制系统的控制算法，实现车辆动态参数的监测和悬架系统的实时控制；使用μC/OS-Ⅱ作为操作系统，实现悬架系统的实时控制；设计实验方案，并验证该系统的性能和可行性。
电磁阀控制半主动悬架可调减振器的研制
电磁阀控制半主动悬架可调减振器的研制随着汽车行业的发展，半主动悬架可调减振器在车辆的悬挂系统中得到了广泛的应用。
作为汽车悬挂系统中的核心部件，其质量、性能和可靠性对于汽车的行驶安全和舒适性都有着至关重要的作用。
电磁阀是半主动悬架可调减振器中的重要组成部分，通过控制电磁阀的开关状态可以实现车辆悬挂系统的调节。
该研究旨在开发一种基于电磁阀控制的半主动悬架可调减振器。
首先，我们根据车辆的工作原理和传动机构的特性，设计出了一种电磁阀控制的半主动悬架可调减振器。
其主要由电磁阀、调节阀、减振器本体、传感器等组成。
电磁阀的控制原理是根据传感器获取的车辆工况信息，控制电磁阀的通断，从而调节减振器的振动特性。
其次，我们对电磁阀控制的半主动悬架可调减振器进行了实验验证。
通过实验，我们发现该悬架的性能表现优秀，能够在相对较短的时间内进行快速响应，同时能够在不同的路况和行驶状态下保持稳定的性能。
最后，我们还对该半主动悬架可调减振器进行了性能优化。
我们发现在电磁阀的控制时，需要考虑路况变化的影响，因此我们优化了控制算法，从而使得悬架在不同条件下的性能更为优秀。
总之，电磁阀控制的半主动悬架可调减振器是一种能够满足不同路况和行驶状态下车辆性能要求的高性能悬架系统。
在未来的汽车研发中，这种悬架系统有着广泛的应用前景。
半主动悬架可调减振器是一种可以根据车辆运行状态和路面状况主动调整车身高度和减震刚度的悬架系统。
相比传统的固定刚度减振器，半主动悬架可大幅度提高汽车的行驶性能和驾驶舒适性。
这种悬架系统可以分为两种类型：电液混合式和电磁阀式。
电液混合式悬架可调减振器是由传统液压减震器与电子控制系统结合而成。
其工作原理是利用电子控制单元定时获取车辆及驾驶员调动指令，将控制指令传递到液控单元并调整阻尼力，从而实现半主动调校。
由于该系统在装车时需要单独配置电子控制单元和液控单元，在维护时需要更换磨损的液控零部件，因此系统成本较高。
电磁阀式半主动悬架可调减振器则摆脱了电液混合式的缺点，采用了先进的电磁阀技术，能在控制精度、响应速度、节能性、可靠性等方面达到更为优秀的表现。
基于电磁阀式阻尼连续可调减振器的半主动悬架试验研究
基于电磁阀式阻尼连续可调减振器的半主动悬架试验研究电磁阀式阻尼连续可调减振器是一种新型的半主动悬架系统。
为了探究该系统的具体性能和优点，本文进行了一系列的试验研究。
首先，我们针对电磁阀式阻尼连续可调减振器的基本结构进行试验。
通过实验发现，该系统具有非常高的刚度和阻尼能力，可以有效地减少汽车在行驶过程中的震动和颠簸。
其次，我们对不同速度下的阻尼值进行了测试。
实验结果表明，随着速度的增加，阻尼值也会逐渐增加，这表明了该系统具有非常好的调节范围和灵活性。
然后，我们进行了长时间的持续行驶试验。
通过实验发现，在长时间的高速行驶中，该系统仍能够保持较好的减振效果，且整个系统的温度和能耗都非常稳定。
最后，我们针对该系统的路面适应性进行了试验。
通过实验发现，该系统可以非常快速地适应路面的不同状况，使得汽车在行驶过程中更加稳定和舒适。
综上所述，电磁阀式阻尼连续可调减振器是一种非常优秀的半主动悬架系统，具有非常高的刚度和阻尼能力，调节范围和灵活性高，能够在长时间高速行驶和路面不同状况下仍能保持较好的减振效果。
未来我们还将继续深入研究，以进一步发掘其潜力和应用。
电磁阀式阻尼连续可调减振器虽然已经具有非常良好的性能，但是在实际使用中还存在一些问题需要解决。
例如，如何确保系统的稳定性和可靠性，如何降低系统的能耗和成本等。
为了提高系统的稳定性和可靠性，我们需要对系统的各个部分进行精心设计和优化。
例如，我们可以采用高品质的电磁阀和材料，以确保系统的长时间稳定性和可靠性。
同时，我们还可以采用一些先进的控制算法和技术，以实现对整个系统的高效控制和管理，以保证其正确和有效的运行。
此外，为了降低系统的能耗和成本，我们可以考虑采用一些新型的材料和技术，以实现更高效的能量转换和利用。
例如，我们可以采用一些先进的传感器和控制设备，以对汽车的行驶状态进行精确的监测和控制，从而实现更精准的能量转换和利用。
同时，我们还可以在制造过程中采用一些新型的生产工艺和材料，以降低成本并提高生产效率。
汽车磁流变半主动悬架的结构设计与实验方案分析
汽车磁流变半主动悬架的结构设计与实验方案分析相关主题概念:1.磁流变液相关知识磁流变液定义磁流变液（Magnetorheological Fluid , 简称MR流体）属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。
磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。
这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。
由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。
磁流变液应用范围目前，磁流变液已经开始应用于研磨（抛光）工艺、阀门和密封、家庭健身器、机械手的抓持机构、装配车间不规则形体的依托架、以及自动化仪表、机器人的传感器和采矿、印刷等行业。
在其众多应用领域当中，研究最多、发展最快的应用领域是汽车座位减振器、刹车器、主动驱动器以及土模机构减振器。
磁流变液应满足的指标（1）零磁场粘度低，以便使其在磁场作用下，具有同等剪切屈服强度增长时，具有更大的可调范围。
（2）强磁场下剪切屈服强度高，至少应达到20～30Kpa，这是衡量磁流变液特性的主要指标之一。
（3）杂质干扰小，以增加其使用范围。
（4）温度使用范围宽，即在相当宽的温度范围具有极高的稳定性。
（5）响应速度快，最好能达到毫秒级，以使磁流变液减振器作为主动和半主动控制器时，基本不存在时迟问题。
（6）抗沉降性好，长时间存放应基本不分层。
（7）能耗低，在较弱的磁场下可产生较大的剪切屈服强度。
（8）无毒、不挥发、无异味，这是由其应用领域所决定的。
磁流变液减振器的特点（1）磁流变液减振器精确的实时控制（2）连续可逆变化的阻尼力（3）低电压低功耗（4）工业级的稳定性和耐久性（5）简洁的机电结构（6）使用寿命长2.半主动悬架半主动悬架系统具有控制车身振动和车身高度的功能，主要能增进汽车操作稳定性、乘坐舒适性等性能。
《磁流变半主动悬架控制策略研究》
《磁流变半主动悬架控制策略研究》一、引言汽车悬架系统作为连接车身与车轮的桥梁，其性能直接关系到汽车的行驶平稳性、操控性和安全性。
随着汽车工业的快速发展，对汽车悬架系统的性能要求也越来越高。
磁流变半主动悬架作为一种新型的悬架技术，具有较好的可控性和适应性，因此受到了广泛关注。
本文旨在研究磁流变半主动悬架的控制策略，以提高汽车的行驶性能。
二、磁流变半主动悬架的基本原理磁流变半主动悬架系统主要由磁流变液减震器、传感器和控制器等部分组成。
其中，磁流变液减震器是核心部件，其工作原理是通过改变磁场强度来调节阻尼力的大小，从而实现悬架系统的半主动控制。
传感器用于实时监测车身和车轮的振动情况，将信息反馈给控制器。
控制器根据反馈信息，结合预设的控制策略，发出指令调节磁流变液减震器的阻尼力，以实现最优的悬挂性能。
三、控制策略研究3.1 经典控制策略目前，磁流变半主动悬架的控制策略主要包括天棚阻尼控制策略、预瞄控制策略和模糊控制策略等。
天棚阻尼控制策略是一种基于理想天棚阻尼的半主动控制方法，其优点是简单易行，但难以适应复杂的路况和驾驶需求。
预瞄控制策略则通过预测未来路况和驾驶意图，提前调整悬架系统的阻尼力，以提高行驶平稳性和操控性。
模糊控制策略则是一种基于模糊逻辑的控制方法，能够根据实时路况和驾驶需求，自适应地调整悬架系统的阻尼力。
3.2 新型控制策略为了进一步提高磁流变半主动悬架的性能，本文提出了一种基于神经网络的自适应控制策略。
该策略通过训练神经网络模型，实时学习并适应不同的路况和驾驶需求，自动调整悬架系统的阻尼力。
同时，为了进一步提高系统的稳定性和可靠性，我们还采用了多模式切换控制策略。
该策略根据不同的驾驶模式和路况，自动切换到最合适的控制模式，以实现最优的悬挂性能。
四、实验验证为了验证所提出的控制策略的有效性，我们进行了大量的实验测试。
实验结果表明，采用神经网络自适应控制策略的磁流变半主动悬架系统，在各种路况和驾驶需求下均能实现较好的行驶平稳性和操控性。
车辆半主动悬架控制器的设计与研究
车辆半主动悬架控制器的设计与研究么鸣涛;顾亮;蒙洋【摘要】车辆悬架的半主动控制技术是近年来车辆悬架研究的热点课题.本文分析了油气悬架半主动控制的控制要求.考虑军用车辆乘坐的舒适性和悬架的发热功率,提出了一种实时的控制策略.根据控制要求和控制策略,完成了半主动控制器硬件和软件设计.以双口RAM为桥梁,采用CPLD作为通讯时序控制器,实现了DOM方式下MIC总线芯片和主控芯片的通讯,成功地把军用MIC总线应用在半主动控制器中并进行了验证性的性能试输.试验结果表明,该控制器起到了预期的控制目的.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】3页(P118-119,163)【关键词】油气悬架;半主动控制;军用车辆;MIC总线【作者】么鸣涛;顾亮;蒙洋【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院,北京,100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京,100081;北京航空航天大学软件学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】U463.330 引言半主动悬架工作时几乎不消耗发动机的功率，不需向悬架系统施加外部能源，只需适时地改变悬架的阻尼元件或弹性元件的参数即可，结构简单，造价低，而减振效果接近于主动悬架，因此半主动悬架的性能价格比高，具有更为现实的应用价值，受到国际上各大汽车公司和研究人员的广泛重视[1,2]，并且根据路面来适时的调节悬架的软硬程度，将有着重要的意义[3]。
1 半主动悬架控制要求及其控制策略本系统主要考虑振动加速度、悬架动行程、以及减振器的发热功率这些悬架性能的主要评价指标[4]。
基于上述几个性能指标，控制系统根据所采集的数据，包括车身振动加速度，油气悬架气体压力，减振器的温度，来实时地改变悬架阻尼系数。
为了实现实时的控制，系统只设软、中、硬三个档位。
执行机构采用电液比例阀，即通过控制通过电磁阀的电流来控制节流孔开度，以实现对阻尼力的调节。
图1 半主动悬架控制器2 半主动悬架控制器的硬件研发半主动悬架控制器系统如图1所示，主要包括电源驱动板、主控板和温度变送板。
汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｔ ｍ ｏ ｌ ＡＳ ｗｉｈ Ｍ Ｒ ａ ｐｅ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｄ ｓｇ ｏ ｕ ｏ ｂｉｅ Ｓ ｔ ｄｍ ｒ
ＸＩ ａ ｇ ， Ｔ Ａ Ｇｕ ｎ ＡＮＧ Ｘ— ｎ ， Ｗ ＡＮＧ ｈ ｏｊ Ｓ ａ —ｕ ｉ ｗｅ 。 Ｓ ａ ～ ｅ， ＵＮ Ｂ ｏｑ ｎ ｉ
Ｄ ｉ１ ． ９ ９ｊｉｓ． ０ ３５ ６ ． ０ ０ １ ． ０ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ —０ ０ ２ １ ． ２ ０ ２
汽 车磁 流变 半 主 动 悬 架 控 制 系 统设 计
夏
子工程学院 信息Ｔ程系 ， 安徽 合肥
光 ， 唐 希 雯。 汪韶 杰 孙保 群 ， ，
２ ０ ０ ；２ 合肥工业大学 机械与汽车工程 学院 ， ３０９ ． 安徽 合肥 ２ ０ ０ ；３解放 军电 ３０９ ． ｓｉ ｅ ｒｎｉ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｉ ｔｔ ，Ｈｅｅ ３ ０ ，Ｃｈｎ ） ｕｔ ｆｉ２ ０ ３７ ｉａ
汽车电磁阀式半主动悬架控制系统设计
汽车电磁阀式半主动悬架控制系统设计夏光;唐希雯;王洪成;孙保群【摘要】In this paper, the structure and operating principle of continuous variable damper based on solenoid valve are analyzed The skyhook control strategy that is easy to be applied in the practical project is used to design the automobile semi-active suspension (SAS) controller with solenoid valve. The controller hardware circuit and software are designed and achieved based on ARM7. The road test on the passive and semi-active suspension of Chery G6 vehicle is carried out based on the self-developed solenoid valve damper and its controller. The results show that the self-developed SAS with solenoid valve can decrease the vertical acceleration of the vehicle and improve the ride comfort effectively.%文章分析了电磁阀式减振器的结构与工作原理,采用实用性较强的skyhook控制策略,设计了汽车电磁阀式半主动悬架控制器,并进行了基于ARM7的控制器硬件设计和软件实现,利用自主开发的电磁阀式减振器及控制器对奇瑞G6轿车装车进行实车道路对比试验.试验表明,设计的汽车电磁阀式半主动悬架控制器可以有效地降低车身垂直加速度,改善行驶平顺性.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)001【总页数】5页(P21-24,65)【关键词】电磁阀;连续阻尼可调减振器;skyhook控制;道路试验【作者】夏光;唐希雯;王洪成;孙保群【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学汽车工程技术研究院,安徽合肥230009;电子工程学院信息系,安徽合肥 230037;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学汽车工程技术研究院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】U463.330 引言电磁阀式减振器是一种通过先导式比例电磁阀改变节流孔开度来实现连续阻尼调节的新型可变阻尼减振器，具有结构简单、响应迅速、性能可靠和易于工程实现的特点，且能取得与主动悬架相近的控制效果，从而成为目前实用化可变阻尼减振器的的发展方向［1－3］。
基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制系统设计
基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制系统设计王伟【摘要】为了提高汽车悬架控制的可行性,需要研究对汽车悬架的控制系统.针对使用当前方法对汽车控制系统进行设计时存在能耗高和控制效果差的问题,提出一种基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制系统设计方法,通过Bouc-Wen模型描述汽车运动过程中减震器的特性,通过汽车的状态方程和输出方程计算汽车悬架在运动状态下的半主动控制阻尼力,根据计算结果构建汽车1/4运动模型.在汽车1/4运动模型的基础上,对外加磁场进行调节,对汽车的阻尼器进行实时的控制和调节,进而控制汽车的悬架,完成汽车悬架控制系统的设计.实验结果表明,所提方法的能耗低、控制效果好.【期刊名称】《内蒙古民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】6页(P76-81)【关键词】磁流变阻尼器;汽车悬架;控制系统【作者】王伟【作者单位】滁州学院机械与汽车工程学院,安徽滁州 239000【正文语种】中文【中图分类】TP273根据车辆振动控制的方法可以将车辆的悬架控制方法分为三个类型，分别是主动、半主动和被动［1］.汽车行驶过程中的稳定性和乘客乘坐的满意度可以通过主动悬架得以优化，但可靠性差、价格高、结构复杂和能耗高都是主动悬架的缺点，以上缺点对主动悬架的发展造成了约束.不能根据道路的情况和汽车运行过程中的状态对调节汽车的悬架是被动悬架系统的缺点，降低了被动悬架控制系统的控制效果［2］.半主动悬架与以上两种方式相比，存在价格合理、能耗少和结构清晰的特点，逐渐被使用在汽车悬架的设计中.磁流变液是近几年新发展的一种材料，具有温度稳定性高、强度高、滞回现象少、粘度低的特点，磁流变液还具有引入杂质不敏感的特点，被广泛地应用到制动器、机械、建筑工程等行业阻尼器的制作中［3］.将磁流变液作为主材料，得到的阻尼器连续调节、结构简单、阻尼力大、耐性好、响应快，被应用在车辆控制系统的设计中.当前车辆控制系统设计方法存在能耗高和控制效果差的问题，需要对车辆控制系统设计方法进行研究［4］.汪若尘等［5］提出了一种汽车混合悬架半主动控制系统设计方法，通过构建汽车的动力学模型，对汽车回路电流在不同模式下的变化进行分析，在控制参考力概念的基础上采用粒子群算法确定半主动控制的最优参数，完成车辆控制系统的设计，该方法对汽车悬架进行控制时，能耗较高.胡红生等［6］提出了一种基于模糊算法的悬架控制系统设计方法，该方法在电磁学原理的基础上构建汽车动力学模型和阻尼器力学特性模型，根据模糊算法规则得到控制策略，通过控制策略完成汽车悬架的控制，该方法对汽车悬架控制时，汽车车身的加速度较高，控制效果差.韩忠磊等［4］提出了一种基于不变性原理的悬架控制系统设计方法，该方法根据阻尼器的运作方式，引入电磁阀和永磁体，对汽车的阻尼器进行设计，在不变性原理的基础上建立汽车悬架模型，得到反馈控制律，根据反馈控制律控制汽车悬架，完成车辆控制系统的设计，该方法存在能耗高的问题.为了解决上述方法中存在的问题，以磁流变液作为主材料，制作阻尼器应用到悬架的控制中，提出一种基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制系统设计方法.1 悬架控制系统悬架控制系统主要包括控制软件、磁流变阻尼器、数据采集系统、功率放大器、激振源、传感器、计算机和测控版等［7］（图1）.模拟悬架机械装置：该装置主要由底座、立柱、轮胎、直线导轨、悬架非簧载质量、悬架弹簧和悬架簧载质量构成，是一种两自由的悬架系统模型，可以在垂直方向模拟1/4汽车悬架系统的振动.功率放大器和磁流变阻尼器：悬架控制系统中的执行元件是阻尼器，在汽车的悬架系统中安装阻尼器，可以得到汽车在运行过程中可以控制的阻尼力.传感检测系统：在运行状态下汽车的悬架系统可以通过传感器检测系统测量得到，传感检测系统主要由激振源内力、位移传感器，加速度、位移传感器构成.悬架控制系统在运行过程中的中心是控制计算机和测控版，运算、处理测量得到的信号，将控制信号传送到执行元件中［8］.控制元件：半主动控制系统通过控制软件统一协调元件的工作.例如，处理子程序和数据采集等.振源：激振汽车的悬架系统，通过模拟实际路面在系统中输入状态.数据采集系统：通过采集系统中存在的信号评价测试结果.悬架控制系统的具体工作方式如下：初始化控制系统，并对其进行调试，运行系统的软件以及硬件，使控制系统处于保持运转状态.通过振源对汽车进行激振，采用测控版采样将传感器采集的信号输入数据采集系统和计算机中，根据控制规律对控制信号进行判别，通过测控版将信号传送到各执行元件中，完成悬架的控制［9］. 图1 系统组成图Fig.1 System composition diagram2 阻尼器力学模型和悬架动力学模型在工程界中，非参数和参数建模方法是阻尼器的核心建模方法.其中参数建模包括黏弹塑性模型、非线性双黏性模型、Bouc-Wen模型和非线性滞回双黏性模型等；非参数建模包括Chebychev多项式模型、Takagi-Sugeno模型等.在上述模型中选用Bouc-Wen模型对汽车磁流变减震器的特性进行表述，该模型如图2所示.式中，c代表的是阻尼系数；a为系数，与迟滞回线高度有关；z代表的是粘度系数；x1、x0代表的是位移.图3为1/4汽车悬架模型.图3中，m1代表的是汽车悬架的簧上质量；m2代表的是汽车悬架的簧下质量；k1代表的是汽车悬架中弹簧的刚度；k2代表的是汽车轮胎的刚度；c1代表的是汽车悬架系统的线性黏性尼阻系数.设Fzhi代表的是汽车减震器在运动过程中的阻尼力，其计算公式如下：图2 Bouc-Wen模型Fig.2 Bouc-Wen model图3 悬架模型Fig.3 Suspension model汽车悬架的运动微分方程的表达式如下：式中，x1、x2代表的是阻尼系数、q代表的是路面位移；u代表的是控制向量.通过上式得到汽车悬架的状态向量X和输出向量Y：通过状态向量得到汽车悬架在运动状态下的状态方程，根据输出向量得到汽车悬架在运动状态下的输出方程.状态方程和输出方程的表达式如下：式中，A、B、C、D、L为运动参数，w＝q̇.设J表示指标函数，J的表达式如下：式中，a1代表的是轮胎变形；a2代表的是轮动载荷；a3代表的是悬架变形；a4代表的是汽车加速度；Ru2代表的是控制力.通过性能指标函数得到汽车悬架的线性半主动控制阻尼力F，F的计算公式如下：式中，con、coff均为阻尼系数，coff=0.05con.通过汽车悬架的线性半主动控制阻尼力F得到汽车1/4运动模型：式中，q(t)代表的是路面激励.3 半主动控制通过上述分析可知，磁流变阻尼器在汽车运动过程中的阻尼力主要是由2个阻尼力构成，其中的一部分为粘滞阻尼力，与普通流体相似；另一部分是库伦阻尼力，是根据外加磁场生成.因此，可以通过实时调节外加磁场进而实时控制汽车的磁流变阻尼器，不同的磁流变阻尼器的控制力通过对应的控制策略得到.3.1 被动控制策略1该策略是不打开汽车在运动过程中的磁流变阻尼器电源，使磁流变液从运动开始到运动结束一直都是牛顿流体，此时得到最小的汽车阻尼力Fumin(t)，即：式中，阻尼系数u(t)的计算公式如下：式中，̇(t)代表的是非悬挂部分在汽车运动过程中的速度；̇(t)代表的是汽车在运动过程中的整体速度.3.2 被动控制策略2该策略是打开汽车运动过程中磁流变阻尼器的电源，将磁场调节到最大值，此时汽车磁流变阻尼器中为Bingham流体，汽车的阻尼力达到最大值Fumax(t)，Fumax(t)的计算公式如下：3.3 半主动控制策略通过公式（5）得到汽车悬架的状态方程，引入性能指标函数J，在最优控制理论的基础上得到汽车悬架的最优控制力 (t)，(t)的计算公式如下：式中，R表示汽车控制力向量在最优控制力下对应的权矩阵，可以通过权矩阵R 对控制力和汽车悬架系统反映之间的重要程度进行调整.采用Riccati方程求解参数P：式中，S代表的是状态向量的权矩阵，可以通过权矩阵S对控制力和汽车悬架系统反映之间的重要程度进行调整.可以对磁场强度进行调整，改变车辆的阻尼力，汽车的阻尼力不能在较短的时间内变为最优控制力，只有对磁场强度进行调整，使阻尼力不断地趋近最优控制力，在饱和控制理论和最优控制理论基础上得到悬架控制策略Fu(t)：4 实验结果与分析为了验证所提方法的整体有效性，需要对所提方法进行测试，本次测试的实验平台为Matlab，分别采用所提方法（方法1）、基于模糊算法的悬架控制系统设计方法（方法2）、基于不变性原理的悬架控制系统设计方法（方法3）进行测试，通过能耗系数n对比3种不同方法控制汽车悬架的能耗，方法1、方法2和方法3的测试结果如图4所示.图4（a）为所提方法的测试结果，由图4（a）可知，采用所提方法进行测试时，在多次迭代中的能耗系数均在3以下，表明采用所提方法对汽车悬架进行控制时的能耗较低；图4（b）为基于模糊算法的悬架控制系统设计方法的测试结果，由图4（b）可知，采用基于模糊算法的悬架控制系统设计方法进行测试时，在多次迭代中能耗系数均在3以上，高达5.4，表明基于模糊算法的悬架控制系统设计方法对汽车悬架进行控制时的能耗较高；图4（c）为基于不变性原理的悬架控制系统设计方法的测试结果，由图4（c）可知，使用基于不变性原理的悬架控制系统设计方法进行测试时，在多次迭代中能耗系数的波动较大，表明基于不变性原理的悬架控制系统设计方法的稳定性较差.对比3种不同方法的测试结果可知，所提方法的能耗系数较低，因为该方法将磁流变阻尼器应用到车辆悬架的控制和设计中，磁流变阻尼器的阻尼力大、耐性好、响应快，降低了控制过程中的能耗，验证所提方法的能耗较低.图4 三种不同方法的能耗系数Fig.4 Energy consumption coefficient of three different methods为了进一步验证所提方法的整体有效性，分别采用所提方法（方法1）、基于模糊算法的悬架控制系统设计方法（方法2）、基于不变性原理的悬架控制系统设计方法（方法3）进行测试，通过车体加速度，对比方法1、方法2和方法3的控制效果，测试结果如图5所示.图5 三种不同方法的车体加速度Fig.5 Car body acceleration with three different methods图5（a）为所提方法的车体加速度，由图5（a）可知，采用所提方法对汽车进行控制时，汽车的车身加速度在-0.05～0.05 m·s-2区间内波动；图5（b）和图5（c）为基于模糊算法的悬架控制系统设计方法和基于不变性原理的悬架控制系统设计方法的车体加速度，由图5（b）和图5（c）可知，采用基于模糊算法的悬架控制系统设计方法、基于不变性原理的悬架控制系统设计方法对汽车进行控制时，汽车车身加速度在-0.05～0.05 m·s-2区间外波动，对比3种不同方法的测试结果可知，所提方法对汽车控制时的加速度衰减较为明显，因为所提方法通过调整磁场强度，改变车辆运行过程中阻尼器产生的阻尼力，使汽车运行过程中阻尼器产生的阻尼力不断趋近于车辆悬架的最优控制力，衰减车辆车身在运动过程中产生的加速度，提高所提方法的控制效果.5 结束语汽车悬架受轮胎状况、车身载荷和路面激扰等因素的影响，是一个多自由度的振动系统，控制汽车悬架可以保证乘客的舒适度，减少振动.当前悬架控制系统设计方法存在能耗高和控制效果差的问题，提出一种基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制系统设计方法，将磁流变阻尼器应用到悬架控制中，降低了能耗，衰减了车身的加速度，解决了当前方法中存在的问题，被广泛应用到汽车悬架的控制中.参考文献【相关文献】［1］张丽萍，弓栋梁.时域硬约束下汽车主动悬架-H2/H∞保性能控制［J］.计算机仿真，2017，34（8）：190-196.［2］高振刚，陈无畏，汪洪波，等.基于故障补偿的汽车半主动悬架容错控制［J］.汽车工程，2016，38（6）：705-715.［3］陈士安，王骏骋，姚明.车辆半主动悬架全息最优滑模控制器设计方法［J］.交通运输工程学报，2016，16（3）：72-83，99.［4］韩忠磊，胡三宝，刘继鹏.基于不变性原理解耦的半主动悬架控制仿真研究［J］.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2017，41（5）：828-832.［5］汪若尘，焦宇，钱金刚，等.混合悬架半主动控制器设计与试验［J］.农业机械学报，2017，48（6）：334-340.［6］胡红生，肖平，江民，等.野草入侵模糊算法的半主动空气悬架研究［J］.传感技术学报，2017，30（10）：1497-1503.［7］陈龙，施德华，汪若尘，等.基于混合控制策略的馈能悬架半主动控制［J］.北京理工大学学报，2016，36（3）：252-257.［8］康耀东，庞辉，刘凯，等.多级可调阻尼半主动空气悬架的天棚控制研究［J］.机械科学与技术，2016，35（5）：778-783.［9］陈士安，祖广浩，姚明，等.磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法［J］.振动与冲击，2017，36（8）：190-196，243.。
汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
汽车磁流变半主动悬架控制系统设计夏光;唐希雯;汪韶杰;孙保群【摘要】文章采用工程易于实现的模糊控制方法,设计了磁流变半主动悬架模糊控制器;进行了车身垂直加速度、车速采集和减振器驱动等硬件系统的电路设计;软件设计中移植了嵌入式操作系统μC/OS-II,采用多任务程序的设计方法;利用自主开发的磁流变减振器以及控制器,对国产昌河CH711A轿车进行改装并进行实车道路对比试验;实验表明,设计的磁流变半主动悬架控制器可以有效地降低车身垂直加速度,改善整车行驶平顺性.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(033)012【总页数】5页(P1765-1769)【关键词】磁流变;模糊控制;嵌入式操作系统;道路试验【作者】夏光;唐希雯;汪韶杰;孙保群【作者单位】合肥工业大学,汽车工程技术研究院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,机械与汽车工程学院,安徽,合肥,230009;解放军电子工程学院,信息工程系,安徽,合肥,230037;合肥工业大学,汽车工程技术研究院,安徽,合肥,230009;合肥工业大学,汽车工程技术研究院,安徽,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】U463.33磁流变半主动悬架是通过改变磁流变液流体的黏度来改变悬架减振器阻尼力的一种新型电控悬架,由于其响应快、动态范围宽、功耗低和结构简单的特点,且能取得与主动悬架相近的控制效果而成为近年来智能悬架研究的热点[1-3]。
关于磁流变减振器的控制方法很多,随着研究的深入,控制算法也越来越复杂[4-6],但是这些控制算法的实际可操作性越来越差,同时也带来了复杂算法的响应时滞。
本文针对磁流变半主动悬架进行了控制系统的硬件电路设计,采用工程易于实现的模糊算法,引入嵌入式操作系统μ C/OS-II和多任务的编程方法,并将自主开发的控制系统装车进行了实车道路试验。
1 系统硬件电路设计与实现系统硬件设计主要是电子控制单元的硬件设计,其结构框图如图1所示,它表明了磁流变半主动悬架控制系统的基本电路结构及工作过程,主要包括单片机和最小系统电路、点火系统供电电路、车身垂直加速度信号调理电路、车速信号调理电路、恒流源驱动电路、CAN通信电路和故障诊断通信电路。
汽车半主动悬架系统的控制内容
汽车半主动悬架系统的控制内容
汽车半主动悬架系统的控制内容包括以下几个方面：
1. 实时监测：悬架系统通过传感器实时监测车辆的动态信息，包括车速、转向角度、加速度、制动力等。
这些数据可以帮助系统判断当前行驶状态和路面状况。
2. 路面感知：悬架系统通过传感器感知路面状况，如颠簸、凹凸不平等情况，并将这些信息传递给控制单元。
3. 控制算法：悬架系统根据实时监测的数据和路面感知信息，通过控制算法计算最佳的悬架调节策略。
这个算法可以根据不同的行驶情况和路况动态调整，以提供最佳的悬架调节效果。
4. 悬架调节：悬架系统通过控制电磁阀、阻尼器或空气弹簧等调节装置，实现对悬架硬度、阻尼力等参数的调节。
根据控制算法计算的结果，系统可以动态调整悬架的工作状态，以提供更好的悬架控制性能。
5. 悬架模式选择：半主动悬架系统通常具有不同的工作模式，如舒适模式、运动模式等。
用户可以根据自己的需求选择合适的模式，控制系统会根据选择的模式来调节悬架的工作状态。
总的来说，汽车半主动悬架系统的控制内容主要包括实时监测车辆和路面信息、路面感知、控制算法、悬架调节和悬架模式选择等方面，以提供更好的悬架控制性能和乘坐舒适性。
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ＬＰＣ２２９２作为控制器的核心单元，可提高运算速 度，特别适用于汽车、工业控制应用皿］。 硬件电路主要包括单片机和最小系统电路、 点火系统供电电路、车身和车轮垂直加速度信号 调理电路、车速信号调理电路、电磁阀驱动电路、 ＣＡＮ通信电路和故障诊断通信电路。
活塞杆相对工作缸向上运动．上腔体积变小，
上腔和中间缸油液压力增大。 （１）上腔油液通过活塞总成上的阀系流到 下腔。
ｏｕｔ
ｏｎ ｏｎ
Ｋ龇．飞ｈｅ ｒｏａｄ
ｔｅｓｔ ｏｎ
ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｅ ａｎｄ ｓｅｍｉ－ａｃｔｉｖｅ
ｃｏｎ—
ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｅｒｙ Ｇ－６ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉＳ ｃａｒｒｉｅｄ
ｂａｓｅｄ
ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ ｄａｍｐｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ
（２）
ｌＦｄ一％ｉ。（主ｂ一奎。），
其中，Ｆ。为可变阻尼减振器产生的阻尼力，Ｆ。一 Ｃｄ（之ｈ一．３。２。））；ｍｂ一５７６
４０ ０００
Ｎ・ｓ／ｍ；‰。为减振器最小阻尼
Ｎ・ｓ／ｍ。
ｋｇ；ｍ。一８３ ｋｇ；ｋ。一 ３６０
系数，Ｃｄｌｌｌ。。一１
３６０
Ｎ／ｍ；ｋ。＝３５０
０００
Ｃｓｋｙ一４ ０００
Ｃｄ一｛鱼霉竖掣，
阻尼力尽可能的小。
（２）下腔油液通过底阀总成上的阀系流到补
偿腔。
理想ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼控制模型代表一种悬架 阻尼控制思想，在实际中并不能完全实现［”］，可
以通过可变阻尼减振器在一定范围内等效实现
（３）中间缸的油液通过电磁阀控制的节流通
道流到补偿腔。
ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼控制，等效模型如图３所示。
万方数据
（ｏ．２５Ａ）；如果加速度绝对值小于５ ｍ／ｓ２，即当 前驾驶员偏向于其他模式，进入下一步。 （３）对驾驶员选择的驾驶模式进行检测。如 果选择的是舒适模式，则减振器设置为阻尼状态， 输出给减振器电磁阀大电流（２ Ａ）；如果选择的 是运动模式，则减振器设置为大阻尼状态，即输出 给减振器电磁阀小电流（０．２５ Ａ）。如果选择的 是正常模式，则采集并处理各传感器信号，然后根
数，则（３）式可进一步表示为： ｆＣｄ。。，主ｂ（主ｂ一．３‘７。）＞０与ＣｄｒＩ】ａ。＜Ｃ。。；
图４中，实线为被动悬架模型的车身垂向加 速度时域曲线，虚线为等效ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼控制模 型的车身垂向加速度时域曲线。 以车身垂向加速度均方根值为评价指标，对
Ｃｄ一｛ｃ。。。，主ｂ（主ｂ一３‘Ｌ＂。）＞０与ｃｄｍａ。＞Ｃｏｐ。；
第３５卷第１期 ２０１２年１月
合肥工业大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＩ．ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．３５ Ｎｏ．ｔ
Ｊａｎ．２０１２
Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—５０６０．２０１２．０１．００６
汽车电磁阀式半主动悬架控制系统设计
夏光１’２，
＼Ｚｂ—Ｚｗ／
Ｎ・ｓ／ｍ；‰。为减振器最大阻尼系 计算： 与 Ｉ‘ｂ（奎。一主。）＞０ ｆ‰。，
永主。一５：ｗ）＞０
主ｂ（立ｂ一主。）＜０ 与 ｌＣ。…，
Ｎ／ｍ；ＣＳ一１
Ｎ・ｓ／ｍ；
可变阻尼减振器阻尼系数Ｃｄ可按（３）式
‰＜鱼号掣基掣；
＼上ｂ 工ｗ／ ＼ｏｂ ｚｗ／
‰。＞鱼雩竖掣；
（３）
设ｃ。ｐ。一ｇ逆专著擎为最优阻尼系
万方数据
２２
合肥工业大学学报（自然科学版）
第３５卷
道路试验。 电磁阀式减振器可在普通双筒式减振器基础 上改进而来，相比于普通双筒式减振器，其结构上
增加了一个中间缸和一个电磁阀。中间缸和工作
２系统硬件电路设计与实现
硬件设计主要是电子控制单元的硬件电路 设计，其结构框图如图２所示，它表明了电磁阀 式半主动悬架控制系统的基本电路结构及工作
万方数据
２４
合肥工业大学学报（自然科学版）
第３５卷
通过加速度判断驾驶员当前驾驶偏好。如果加速
度绝对值大于５ ｍ／ｓ２，表明驾驶员驾驶偏向于运 动性，则系统设置为运动模式，减振器设置为大阻
尼状态，即输出给减振器电磁阀小电流
４实车试验
进行试验的目的是为了验证所设计的控制系 统对汽车行驶平顺性的有效性。试验方法主要是 实车道路试验，试验车辆为安装有电磁阀式减振 器及控制系统的奇瑞Ｇ６轿车，如图６所示。
图３等效ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼控制模型 （１）
ｆＦｄ—Ｇ№（ｚｂ—ｚ。），
．７‘２。＆ｂ－－Ｘ‘。）＞０与Ｒ。＜Ｃｓ函ｂ＋Ｃ＆“～主。） 主ｂ＆ｂ－－３‘Ｅ。）＞与Ｆｄ一＞ＣＳ蕊ｂ＋Ｇ＆ｂ—Ｊ‘Ｃｗ）；
．２‘７ｂ（主ｂ一主。）＜０ 数，Ｃａｍａ。一５
４４０
＜：Ｆｄ—ＣａＧｂ－－３‘７。）一（、ｓ函ｂ＋Ｃｓ＆ｂ一立。），
据控制策略计算出目标阻尼力，并根据目标阻尼
力计算应当输出的最佳电流。 控制系统主程序流程如图５所示。
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕ ｔｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｈｓｌｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｖａｌｖｅ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ＳＡＳ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ
ＸＩＡ Ｇｕａｎ９１”，
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ
ＴＡＮＧ Ｘｉ—ｗｅｎ３，
ＷＡＮＧ
Ｈｏｎｇ—ｃｈｅｎ９１，
ＳＵＮ Ｂａｏ—ｑｕｎ２
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ｌ‰。，矾（ｘｂ—ｚ。）＜０
（４）
比分析Ｂ级路面输入与Ｅ级路面输入下ｓｋｙｈｏｏｋ
阻尼控制策略的有效性，见表１所列。仿真结果车身垂向加速度均方根值减
小了３２．３％；在Ｅ级路面输入下，ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼 控制模型相比于被动悬架模型车身垂向加速度均 方根值减小了３２．４％。
（２）补偿腔油液通过底阀总成上的阀系流到
下腔。 （３）中间缸的油液通过电磁阀控制的节流通
３系统软件设计
３．１系统控制策略
ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼控制策略基本思想可表述为：
道流到补偿腔。
１．２压缩行程
当簧载质量的绝对速度和簧载质量与非簧载质量
的相对速度一致时．减振器抑制簧载质量的运动， 并产生与簧载质量匹配的阻尼力。考虑到可变阻
进行了控制系统的硬件电路和软件系统设计，采
用工程易于实现且鲁棒性较强的ｓｋｙｈｏｏｋ控制 策略，并将自主开发的控制系统装车进行了实车
收稿日期：２０１１—０５—２３；修回日期：２０１１—０６—１２ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７５１１２） 作者简介：夏光（１９８３一），男，安徽萧县人，博士生，合肥工业大学助理研究员； 孙保群（１９５６一），男，安徽定远人，合肥工业大学研究员．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄａｍｐｅｒ；ｓｋｙｈｏｏｋ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｏａｄ
ｔｅｓｔ
０
引
言
多，控制算法也越来越复杂［４＿７］，但是这些控制算 法的实际可操作性越来越差，同时也带来了复杂 算法的响应时滞。
１
电磁阀式减振器是一种通过先导式比例电磁
ｃａｎ
ｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ＳＡＳ ｗｉｔｈ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．
ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
表１仿真结果均方根值对比
３．２仿真分析 假定汽车在Ｂ级路面上以６０ ｋｍ／ｈ的车速 行驶，路面输入模型为： ｚｏ（￡）一一２７ｃｆｏｚｏ（￡）＋２７￣／Ｇ。（ｎｏ）ｕｃｏ（￡）（５）
其中，ｚ。（￡）为路面不平度位移；ｆ０为下截止频 率，一般取０．０６２ ８；Ｇｑ（‰）为路面不平度系数；“ 为车速；叫（￡）为均值为零的高斯白噪声［１１］。在此 路面输入下，等效ｓｋｙｈｏｏｋ阻尼控制模型与被动 悬架模型的车身垂向加速度对比如图４所示。
ａｒｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄａｍｐｅｒ ｂａｓｅｄ
ｔｏ
ｏｎ
ｓｏｌｅｎｏｉｄ
ｔｏ
ａｎａｌｙｚｅ＆Ｔｈｅ ｓｋｙｒｈｏｏｋ ｃｏｎｔｒ０１ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｔｈａｔ ｉｓ ｅａｓｙ
ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｓ ｕｓｅｄ
３．３系统软件实现
（１）首先采集车速信号，对车速信号进行判 断。如果车速大于１００ ｋｍ／ｈ，为保证车辆高速行 驶稳定性，则系统设置为运动模式，减振器设置为 大阻尼状态，即输出给减振器电磁阀小电流
（ｏ．２５ Ａ）；如果车速小于１００ ｋｍ／ｈ，进入下一步。
图４时域仿真结果对比
（２）根据车速信号计算汽车当前加速度值，
学院信息系，安徽合肥
２３００３７）
唐希雯３，
王洪成１，
孙保群２
（１．合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥２３０００９；２．合肥工业大学汽车工程技术研究院，安徽合肥２３０００９；３．电子工程
摘要：文章分析了电磁阀式减振器的结构与工作原理，采用实用性较强的ｓｋｙｈｏｏｋ控制策略，设计了汽车电 磁阀式半主动悬架控制器，并进行了基于ＡＲＭ７的控制器硬件设计和软件实现，利用自主开发的电磁阀式减 振器及控制器对奇瑞Ｇ６轿车装车进行实车道路对比试验。试验表明，设计的汽车电磁阀式半主动悬架控制 器可以有效地降低车身垂直加速度，改善行驶平顺性。 关键词：电磁阀；连续阻尼可调减振器；ｓｋｙｈｏｏｋ控制；道路试验 中图分类号：Ｕ４６３．３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—５０６０（２０１２）０１—００２１—０５