汽车电控技术在悬架系统中的应用分析

汽车电控技术在悬架系统中的应用分析摘要：悬架在保证汽车行驶平顺性和操作稳定性中起着决定性作用。在行驶条件较差的情况下，传统的汽车悬架无法提供良好的减振性能，针对这一情况，本文就电控悬架系统作了相关研究，介绍了电控技术在悬架中的应用，分析电子控制悬架系统的功能与工作原理，着重对以现代控制理论为核心的电控悬架系统的控制方法作了论述。关键词：电控技术；汽车；悬架系统Abstract:SuspensionplaysadecisiveroleinvehicleridingcomfortandoperationstabilityUndertheconditionofthepoordrivingconditions,thetraditionalautomobilesuspendedframecouldnotprovideagoodvibrationdampingperformance.Inordertosolvethisproblem,thispaperhasdosomeresearchabouttheelectroniccontrolsuspensionsystemandintroducestheapplicationofelectroniccontroltechnologyinsuspension,besides,thefunctionandworkingprincipleofelectroniccontrolsuspensionsystemhasbeenanalysed.moderncontroltheoryofelectriccontrolsuspensionsystemarediscussedindetail.Keywords:Electroniccontroltechnology;Vehicle;Suspensionsystem1、引言随着汽车结构和功能的不断改进和完善，研究汽车振动，设计新型悬架电控系统，将振动控制到最低水平是提高现代汽车品质的重要措施。汽车振动是影响汽车行驶平顺性和操纵稳定性，以及汽车零部件疲劳寿命的重要因素。严重的振动还会影响汽车的行驶速度，并产生环境噪声污染，所以悬架系统在汽车减振中的作用就尤为重要。悬架系统一般由弹性元件和阻尼元件构成，用以缓冲和吸收因路面不平而产生的激振力，同时承受汽车转向时产生的侧倾力。随着电子技术和测控技术的快速发展，特别是信息科学中对最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络等的研究，使悬架系统电子控制技术在现代控制理论指导下更趋完善，同时己开始应用于车辆悬架系统的振动控制，使电了控制悬架系统振动控制技术得以快速发展。2、悬架系统的减振原理现代汽车悬架的结构形式和振动控制方法随时在更新和完善，按照导向机构的形式，悬架一般可分为独立悬架和非独立悬架两大类。但一般按控制力进行分类分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架3种基本类型。3种悬架的简化模型如图所示，当悬架的阻尼系数ε为0.707时，3种悬架的减振性能曲线见图2。图2中，横坐标为簧载质量m的位移ω与路面激励幅值ωn之比，纵坐标为路面激励频率X与悬架系统固有频率X0之比。图13种振动控制悬架的简化模型（a）被动悬架（b）半主动悬架（c）主动悬架1.传感器2.可调减振器3.力发生器绝大多数汽车上装有由弹簧和减振器组成的被动悬架（见图1a），这种悬架系统的减振器阻尼系数C和弹簧刚度系统K一般是通过经验设计或优化设计方法选择，一经确定，在汽车行驶过程中就无法随外部变化而变化。对于汽车悬架应满足两方面的要求，一方面为提高转弯、制动等操作过程的稳定性，要求悬架“较硬”；另一方面为隔开随机路面不平对汽车的振动提高乘坐舒适性，要求悬架应“较软”。由于被动悬架参数不能任意选择和调节，因此限制了被动悬架性能的进一步提高，由图2可知，被动悬架的减振性能较差。半主动悬架如图1b，它由性能可变的弹簧和减振器组成。其基本工作原理是：根据簧载质量m相对车轮的速度响应，加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节弹簧的刚度或可调减振器的阻尼力，半主动悬架系统的减振控制通常以改变减振器的阻尼力为主，将阻尼力分为2-3级，可由人工选择或根据传感器信号自动确定阻尼级。如1984年日产公司研制出的一种声纳式半主动悬架，它能通过声纳装置预测前方路面信息，及时调整悬架减振器的软、中、硬三种状态。半主动悬架与被动悬架相比，减振效果优良的多。图23种悬架的频响特性主动悬架是一种有源控制，可以根据汽车行驶条件的变化，主动改变悬架的刚度和阻尼动力装置产生的作用力。图5模糊逻辑控制器结构3.2.4神经网络控制神经网络控制越拉越多地应用在特定环境以及采用固定描述方式等多种目的的设计之中，它的基本思想是从仿生学的角度，模拟人脑神经系统的运作方式，使机器具有人脑那样的感知、学习和推理能力。神经网络以其强大的非线性映射能力、自学习适应能力、联想记忆能力、并行处理方式及优良的容错性能，作为一种并行分布式处理系统，它具有自动知识获取、联想记忆、自适应性、良好的容错性和推理能力，故在汽车悬架控制中有广泛的应用前景。应用人工神经网络控制的非线性悬架系统，与用线性二次型调节器控制的悬架系统相比，具有更好的减振性能。4、结束语随着汽车技术的不断发展以及人们物质生活水平的不断提高，汽车的舒适性和安全性越来越受到人们的关注，传统的被动悬架己不能完全满足人们对汽车行驶平顺性和操纵稳定性等汽车性能的要求。为使悬架系统能够适应不同道路及速度条件，出现了一系列悬架系统减振控制技术，各种新型电控悬架得到了迅速发展。因此，采用新型电控技术，研究和开发一类控制有效、能耗低、造价合理的汽车悬架系统具有较高的经济效益和社会效益。针对悬架系统的非线性特点，研究适宜的悬架系统电控技术是汽车悬架系统振动性能改进的关键。电子控制悬架技术将电了技术、测控技术、机械动力学等有机结合，通过采用优化的控制策略，大大提高了悬架的相关性能以及系统的使用可靠性，相信电了控制悬架系统将