汽车半主动悬架技术研究综述

振!动!与!冲!击

第"#卷第$期

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汽车半主动悬架技术研究综述

任勇生=!周建鹏"

#=8山东科技大学!机械电子工程学院"青岛!"::#=9$"8上海工程技术大学!汽车工程学院"上海!"99$$:%

!!摘!要!综述国内外汽车半主动悬架技术研究的最新进展&着重介绍半主动悬架目前常用的几种基本力学模型

及其考虑各种因素影响修正模型$详细分析具有弹性元件的刚度系数和#或%阻尼系数可调的几种典型减振环节的研究开发现状$及其用于检测汽车运行状况的各种功能的专用传感器性能$分析和论述半主动悬架所涉及到的三大类控制策略中各种控制方法的优缺点及其应用现状$最后"提出半主动悬架技术发展"今后需要关注的若干问题&

关键词!汽车"振动控制"半主动悬架"减振器中图分类号!’?:$8$$!!!文献标识码!*

!"引"言

作为现代汽车重要总成之一的悬架"对乘坐舒适

性和行驶安全性有着重要的影响&理想悬架要求在各种行驶条件下"对上述两种性能提供最佳匹配&对于被动悬架而言"只能保证在一种特定的路况和车速下

主动悬架是在被动达到某种折衷的最优’=(&半主动h

悬架中增加自动调节装置"并通过合适的控制策略"实时调节悬架的刚度与阻尼"从而使悬架在各种汽车行驶状态都具有最佳的乘坐舒适性和行驶安全性"但主动悬架是有源控制"作动器通常价格贵)能耗大)结构复杂&而半主动悬架是无源控制"作动器价格低)能耗小)结构简单"且其控制品质接近主动悬架’"(&因此"半主动悬架技术日益受到人们的重视&

从悬架力学模型)可控减振环节)控制策略及其半主动悬架应用情况等方面"较为全面地回顾与总结国内外近年来相关的研发状况"指出半主动悬架技术研究目前存在的问题及其今后的发展趋势&

#D轮质量垂直位移^L=""",?%"可调节参数包括前GD

后轮的四个悬架的刚度)阻尼系数"共八个参数&有些

4C基础上"又引入发动机)座椅和乘客自由学者在3

度"分析这些因素对控制系统性能的影响’$(&一般而言"悬架系统力学模型的阶数越高"越能全面描述汽车运动状况"但同时会导致控制器阶数高"不易实现&为此需要减少模型自由度进行控制器设计’?(&此外"还有考虑干摩擦或者车身与限位器之间冲击等影响的悬架非线性力学模型’#(&

$"半主动悬架可调控减振环节

!!半主动悬架是指悬架的减振器的阻尼系数和弹性元件的刚度"可以根据需要进行调节’:(&目前"半主动悬架研究主要集中在调节减振器的阻尼系数方面&$9#"可控阻尼器

!!减振器阻尼系数的调节分为有级可调与无级可调两类&"r=r=!有级可调阻尼器

!!通过某种驱动方式开启h关闭控制阀的阀门"使阻尼在几个离散的阻尼值之间实现快速切换#切换时间通常为=9A"9NU%&有级可调减振器的结构及控制系统相对简单"但在适应汽车行驶工况及其道路条件变化方面"有一定局限性&其未来发展关键是提出先进的阀技术"增加阻尼变化档数"缩短切换时间&"r=r"!无级可调阻尼器

!!无级可调阻尼器的阻尼系数可在一定范围内连续变化"它包括节流孔径调节和电h磁流变液粘性调节两种形式&"r=r"r=!节流孔径调节

!!通过步进电机驱动阻尼器的阀杆"连续调节阻尼器节流阀的通流面积来改变阻尼"节流阀可采用电磁阀或其他形式的驱动阀来实现&这类减振器的主要问题是!节流阀结构复杂"制造成本高&

#"半主动悬架力学模型

!!力学模型是悬架性能分析和控制器设计的基础&悬架力学模型主要有二自由度=h?车体模型#iHIWGFWY4IWC6]F7Yi4C%)四自由度=h"车体模型#3I7VY4IWC6]F7Y34C%和七自由度整车模型#dT67FY4IWC6]F7Yd4C%&i4C中两自由度指车体质量垂直位移^U和

"可调节参数是悬架的刚度和非簧载质量垂直位移^G

阻尼两个参数&34C的四个自由度指悬架仰俯运动^)侧倾运动/及其车轮非载簧质量的垂直移位^ZG=)^G""可调节参数包括前后悬架的刚度和阻尼"共四个参数&d4C的七个自由度指车体质心位移^)&)/和车Z

上海市重点学科#第二期%建设经费资助项目#编号"99#c=?9#%收稿日期!"99#;9=;9@!修改稿收到日期!"99#;9>;=?

万方数据第一作者任勇生男"博士"教授"=<#:年>月生