自适应阻尼控制悬架系统的结构与工作原理

自适应阻尼控制悬架系统(ADS)是近几年在汽车上采用的一种新技术,是电子控制悬架的一种新方法,在汽车上的应用日趋广泛。本文论述了奔驰轿车ADS的结构与工作原理,并分析了ADS在汽车上的应用前景。

自适应阻尼控制悬架系统的结构与工作原理

自适应阻尼控制悬架系统（Adjuster damping control suspension system，缩写为ADS）是电子控制悬架的一种新方法，奔驰轿车即装用了该种悬架控制系统。

自适应阻尼控制悬架系统结构与工作原理

自适应阻尼控制悬架系统（ADS，Adjuster Damping Control Suspension System）是一种新型电子控制悬架系统，奔驰轿车即装用了这种悬架控制系统。自适应阻尼控制悬架系统将加速传感器、转角传感器、车身加速度传感器等接收的信号输入ADS电子控制装置（ADSECU），并根据车辆的行驶状况自动调节减振器的阻尼力，以适应路面的变化，即使在汽车进行避障行驶时，也可以保持良好的乘坐舒适性。

具有天棚阻尼控制的准零刚度座椅悬架系统隔振性能研究

为改善开关型天棚阻尼控制策略在车辆半主动悬架控制中的应用效果,以车辆座椅悬架系统为研究对象,首先建立了具有负刚度结构的三自由度1/4车辆动力学模型,根据悬架系统动力学方程采用Matlab/Simulink搭建了其半主动控制系统仿真模型,同时对非线性控制系统的时域和频域响应进行了仿真分析,研究了负刚度结构参数对天棚阻尼控制系统的影响。结果表明:天棚阻尼控制准零刚度座椅悬架系统的综合性能目标函数比天棚阻尼控制座椅悬架系统降低了26%,比被动式座椅悬架系统降低了38%,说明其隔振效果具有明显优势。本研究确定了天棚阻尼系数的最优解,改善了车辆的操纵稳定性、运行平稳性和乘坐舒适性。

汽车自适应液压悬架控制系统研究

设计一种汽车自适应液压悬架控制系统。在汽车重心位置设置采集车身震动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号的传感器,在车轮位置设置采集车速、转向角、加速度等信号的传感器,通过电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)整合和处理各种传感器信息后,液压悬架通过调节液压油压力的调整车辆姿态。为实现上述功能,开发电控连续可调阻尼主动液压减震器,搭载具有神经元自适应控制策略的调节器,使得悬架系统能够根据车速、转向角、加速度等信息快速敏捷地调整车身高度。

车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制研究

针对传统变论域模糊控制存在过度依赖专家经验、伸缩因子参数不能自适应调整的问题,提出一种车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制策略,从而提高车辆的行驶平顺性。结合神经网络和T-S模糊推理建立基于自适应神经模糊推理的一阶T-S模糊控制器,利用神经网络的自学习特性产生完善的模糊规则,进而在传统函数型伸缩因子的基础上,将系统误差和误差变化率作为动态参数引入伸缩因子中,实现伸缩因子参数的自适应调整,解决了传统函数型伸缩因子因参数确定难度大导致控制效果差的问题。通过随机工况下的仿真分析和基于相似理论的缩尺实验,对所提出算法的有效性和工况自适应性进行了验证。结果表明,所提出的自适应变论域T-S模糊控制策略具有较强的工况适应性,在不同车速、路面激励下均可有效提高车辆的平顺性并保证轮胎接地安全性。

车辆主动空气悬架控制系统开发与研究

以主动空气悬架为研究对象,建立1/4动力学模型。针对悬架系统非线性特性强、易受外界干扰等缺点,选用模糊滑模控制算法对主动悬架控制系统进行设计与开发。使用Simulink软件建立悬架控制系统模型,并设计控制系统硬件。通过硬件在环仿真验证所设计的控制算法的有效性,结果表明:所设计主动悬架控制系统相较于被动悬架在车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移性能上分别提高了24.52%、29.40%和9.72%,有效地提高车辆行驶的操纵稳定性,同时也改善整车乘坐的舒适性。

数字教育背景下“流体系统微机控制”课程创新研究——以“汽车主动悬架系统高速开关阀试验”为例

本文探讨了数字教育下“流体系统微机控制”课程的创新,以“汽车主动悬架系统高速开关阀试验”为例,分析了传统模式局限,提出整合新技术、引入MOOCs、开发虚拟实验等创新策略。创新设计提升了学生兴趣与实践能力,构建了多元化评价体系。研究总结了成果,指出不足,并展望了优化课程设计、拓展技术应用、加强跨学科合作等方向,助力教育创新与高质量发展。

馈能式半主动悬架振动自适应最优容错控制

为有效抑制馈能式半主动悬架在不确定因素下的振动,建立悬架机电耦合动力学模型,研究悬架能量转换效率随电参数的变化规律;推导自适应最优容错控制增益,分别在时域和频域中研究悬架的隔振能力;通过构建Lyapunov方程,建立悬架自适应最优容错控制策略的鲁棒性能指标,研究关键参数对鲁棒性能指标的影响规律。研究结果表明:电参数对悬架能量转换效率影响显著,悬架在第2阶固有频率处能量转换效率较高;所提出的自适应最优容错控制策略能够在时域和频域有效抑制振动,其隔振能力明显优于被动控制和自供能模式,控制策略鲁棒性指标受发电模块电感和永磁体外径变化的影响最为显著。

重型车辆半主动磁流变悬架系统动态逆自抗扰控制器设计

针对现有重型车辆半主动磁流变悬架系统控制方法受模型中存在非仿射问题和控制增益不确定等问题,提出了一种引入动态逆的线性自抗扰控制器的设计方法。设计了线性扩张状态观测器和动态逆控制器,线性扩张状态观测器估计系统的状态和总和扰动,动态逆用以求解非仿射情况下的控制律。通过仿真试验表明,悬架系统所要求的性能指标明显改善,定量分析得到半主动动态逆线性自抗扰磁流变悬架的车体垂直加速度均方根值与被动悬架和半主动线性自抗扰磁流变悬架相比,分别下降了38.9%、17.8%,悬架动行程下降了7.8%、1.8%,车轮动变形下降了26.5%、11.5%,半主动动态逆线性自抗扰磁流变悬架性能明显优于被动悬架和半主动线性自抗扰磁流变悬架。因此,动态逆线性自抗扰控制技术既解决了重型车辆半主动磁流变悬架系统模型中存在的非仿射问题,同时也避免了经典线性自抗扰控制中控制增益标称值选取困难的问题,可以广泛应用于实际工程中。

汽车主动悬架系统的控制方法综述

汽车主动悬架系统是车辆结构的重要组成部分之一,良好的汽车主动悬架系统可以大幅度提高汽车整体的稳定性和安全性。因此,针对几类典型汽车主动悬架系统的控制方法进行综述。首先,介绍汽车主动悬架系统模型和路面输入模型,包括四分之一主动悬架系统模型、二分之一主动悬架系统模型和随机路面模型。然后,阐述现有的典型控制方法对提升几类汽车主动悬架系统性能的影响。最后,总结并指出主动悬架系统的研究发展方向和趋势。

汽车半主动座椅悬架自适应模糊神经滑模控制

针对含有人体模型的5自由度座椅悬架系统,设计一种基于自适应模糊神经网络(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)的滑模控制器(ANFIS-SMC)。首先,设计一种时变滑模面,通过调整其斜率使系统状态点快速到达滑模面,从而提升系统控制速度;其次,通过ANFIS对切换增益在线调节,用切换项消除干扰,实现控制器在复杂多源干扰下精确控制;最后,仿真验证采用双曲正切函数代替切换项中的符号函数,使得输出更连续,有效降低抖振。仿真结果表明:该控制器能有效提高系统的跟踪性能和响应速度,对不确定性干扰具有较好的鲁棒性,带有该控制器的座椅悬架乘坐舒适性明显改善。

基于磁流变阻尼器高速列车半主动座椅悬架控制方法对比研究

在建立了高速列车“座椅-车体-构架”三自由度模型系统基础,分别提出了基于磁流变阻尼器的MPC控制、天棚阻尼控制、模糊控制半主动控制策略,并进行仿真分析。研究结果表明:与被动控制相比,施加半主动控制后的座椅振动加速度均方根值均有所减小,其中采用天棚控制、模糊控制和MPC控制的座椅加速度均方根值分别减少了25.37%,17.67%和16.38%;从频域角度而言,三种控制方法都能降低座椅5 Hz频带内的振动幅值;虽然天棚阻尼控制对座椅5 Hz频带内的幅值降低最大,但同时会造成座椅5 Hz以上的振动幅值增加,而MPC和模糊控制方法对座椅5 Hz以上的振动幅值没有明显影响。

空气悬架混杂系统车身高度与可调阻尼分层控制

针对空气悬架车身高度调节控制过程中车身高度和阻尼器阻尼力难以进行协调控制的难题,提出一种基于混合逻辑动态(MLD)模型的空气悬架车身高度与可调阻尼分层控制策略。考虑空气悬架充放气过程中存在的混杂特性,应用MLD建模方法建立具有电磁阀和磁流变阻尼器的非线性空气悬架混杂系统模型,设计描述电磁阀开关状态的混杂自动机进行车高调节上层控制,基于混杂模型预测控制方法对磁流变阻尼器输入电流进行下层控制,进而通过改变电磁阀开关状态和磁流变阻尼器输入电流实现车身高度与可调阻尼分层控制。在随机路面激励工况下进行仿真验证,结果表明:所提控制方法在有效跟踪车身高度的同时,车身加速度相比于被动悬架和混杂模型预测控制分别降低了34.33%、34.34%,不仅能有效提高车辆乘坐舒适性,也能直接防止电磁阀频繁切换现象的发生,从而延长电磁阀的使用寿命。

客车电控空气悬架系统侧跪控制策略研究

为实现两桥客车电控空气悬架系统侧跪控制,采用汽车动力学仿真软件TruckSim和逻辑控制软件Simulink&Stateflow开发客车侧跪控制策略。通过TruckSim搭建客车整车车体模型,Simulink构建的电控空气悬架模型,包括空气弹簧模型、储气罐模型、管路模型、电磁阀模型等,借助Simulink&Stateflow建立侧跪控制策略仿真模型,仿真实验结果表明,侧跪前后客车车身高度和气囊压力发生明显变化,车身侧倾角从0°增加至2°,乘客上下车更便利。

汽车主动悬架系统控制方法综述

为了深入了解当前汽车主流主动悬架系统的研究现状及其主要控制方法,介绍了电控液压主动悬架、电控空气悬架和电磁主动悬架3种主动悬架系统,分析了PID控制、状态反馈H_∞控制、模糊控制、神经网络控制、滑模控制、自适应控制、鲁棒控制和预测控制等8种主动悬架系统的控制方法。对比不同控制方法的优缺点,提出了当前主动悬架及其控制技术面临着能源消耗大、能量回收率低、仿真研究条件设置理想化、试验设备提供的工况与实际主动悬架的运行工况有差距、多系统融合控制有难度等挑战。最后总结了主动悬架系统控制方法今后的研究方向和发展趋势。

车辆半主动悬架模糊变权重因子自适应控制研究

针对传统悬架控制策略中权重因子固定不可变的问题,提出了车辆半主动悬架模糊变权重因子自适应控制系统,该控制系统由3个模糊控制回路组成,3个模糊控制器分别控制影响车辆动态性能的3个悬架响应参数。α模糊控制器、β模糊控制器和γ模糊控制器根据路面条件分别控制簧载质量加速度控制函数权重因子、动载荷控制函数权重因子和动挠度控制函数权重因子,分别建立了各模糊控制器的控制规则和输入输出变量的函数关系。车辆半主动悬架模糊变权重因子自适应控制系统的控制原理是在以A级、B级路面为代表的高等级路面上增大簧载质量加速度控制权重,以提高车辆的舒适性;在以C级路面为代表的中等级路面上增大动挠度控制权重,以提高车辆综合性能;在以D级路面为代表的低等级路面上增大动载荷控制权重,以提高车辆安全性。凸块路面激励仿真结果表明,相比于被动控制和定权重因子控制,模糊变权重因子自适应控制的簧载质量加速度峰值分别降低了40.2%和28.6%,动挠度峰值分别降低了41.5%和21.0%,动载荷峰值分别降低了40.1%和31.8%,各响应的衰减速度几乎没有减小,衰减时间基本保持一致,在衰减过程中并没有明显的振荡现象。随机路面激励仿真结果表明,相对于被动控制和定权重因子控制,模糊变权重因子自适应控制的簧载质量加速度均方根值分别降低了48.8%和23.5%,动挠度均方根值分别降低了23.6%和13.4%,动载荷均方根值分别降低了11.9%和9.7%,悬架性能得到了大幅改善。在低等级路面激励输入时,安全性指标改善量较大;在高等级路面激励输入时,舒适性指标改善量较大;在中等级路面激励输入时,综合性指标改善量较大,仿真结果证明了所提控制系统的有效性和正确性。

多档阻尼可切换式半主动悬架控制算法及其优化研究

针对汽车可切换阻尼半主动悬架提出了一种控制方法,并应用基于微元法的二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对非线性半主动悬架控制律进行了设计及优化。首先,考虑悬架的非线性弹簧和非线性阻尼的影响,建立了非线性车辆半主动悬架系统模型,采用微元法对车辆性能进行仿真分析。然后,采用NSGA-Ⅱ算法对悬架在不同运动状态下的阻尼系数进行寻优,设计了一种多档阻尼可切换的半主动悬架控制算法。研究结果表明,与被动悬架相比,所设计的可切换阻尼悬架可明显提高车辆的总体性能。为说明该算法的有效性,与经典的on-off天棚控制半主动悬架也进行了比较,证明该算法进一步改善了乘坐舒适性。该研究为非线性悬架阻尼优化提供了一个可行的方法,可为多档可切换阻尼半主动悬架设计提供有益参考。

主动悬架自适应容错滑模控制研究

为提高主动悬架系统的控制可靠性,针对主动悬架作动器故障对悬架系统稳定性的影响,本文提出了一种自适应容错滑模控制算法。首先,搭建了1/4主动悬架模型与理想天棚参考模型;然后在分析主动悬架系统作动器故障类型后,构建了作动器恒增益故障模型;并在滑模控制算法的基础上结合自适应控制理论设计了自适应容错滑模控制算法;最后在Simulink中搭建系统仿真模型,选取传统滑模控制器作为对照进行了仿真验证。由仿真结果可知,在作动器发生故障时,相比传统滑模控制算法,本文所设计的控制器提高了悬架系统的鲁棒性能和车辆的乘坐舒适性,从而确保了汽车的行驶安全性。

汽车非线性主动悬架系统的自适应事件触发控制

针对汽车非线性主动悬架提出一种基于区间二型模糊模型的自适应事件触发控制方法,以实现悬架系统乘坐舒适性和通信资源节约性能的双重提升。建立非线性悬架系统的区间二型模糊模型,准确描述悬架系统弹性元件和阻尼器的非线性特征;引入自适应事件触发通信机制,相比传统的采样通信机制能够有效节约通信资源,同时保证系统良好的控制性能;基于时滞理论构建非线性悬架自适应事件触发控制的闭环系统模型,提出事件触发器和模糊控制器的协同设计方法。结果表明:在保证系统稳定性和性能约束的同时,所提方法的车身加速度降低52.12%,悬架动行程减小45.81%,轮胎动载荷减少31.91%,且事件触发频率降低44.33%。该方法能够有效提升悬架系统的乘坐舒适性,实现通信资源的有效节约。