汽車底盤(pán)主動(dòng)懸架控制方法探析

許明東 鄭曉宇

摘要：隨著中國(guó)的交通事業(yè)的不斷發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)中的底盤(pán)懸架系統(tǒng)也得到專家學(xué)者們的關(guān)注。汽車底盤(pán)懸架主要是指的車輪與車身之間的一個(gè)銜接裝置，通過(guò)其承載能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力連接，當(dāng)車輛遇到不平整的路面時(shí)，可以利用該裝置緩沖凹凸路面給車身帶來(lái)的震動(dòng)，從而保障車輛在道路行駛過(guò)程中的安全，讓乘客進(jìn)一步體驗(yàn)到汽車帶來(lái)的便利與舒適度。

關(guān)鍵詞：汽車底盤(pán);懸架結(jié)構(gòu);控制方法;主動(dòng)懸架

引言：目前來(lái)說(shuō)，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘３鲂械谋貍浣煌üぞ?。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于汽車本身的構(gòu)造精益工藝也提出了新的要求。特別是對(duì)于汽車的底盤(pán)懸架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)已經(jīng)到了微處理，精細(xì)化控制階段。汽車在行駛的過(guò)程中對(duì)底盤(pán)懸架進(jìn)行控制，最終的目的是保證降低車身的振動(dòng)幅度，減少其內(nèi)部機(jī)器部件的損耗。

1自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制主要是針對(duì)車輛在正常行駛過(guò)程中，突然遇到路面狀況發(fā)生變化而發(fā)生的自動(dòng)控制。自適應(yīng)控制主要還是依據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身的計(jì)算功能，通過(guò)輸入相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，并結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部本身儲(chǔ)存的優(yōu)選方案來(lái)尋找到最佳的控制參數(shù)。該控制方法在使用過(guò)程中的最關(guān)鍵因素就是能夠合理地選擇有根據(jù)性的參考變量。汽車在行駛的過(guò)程中，能夠依據(jù)路面狀況自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，從而充分地發(fā)揮汽車的辨識(shí)功能，保證汽車零部件的性能指標(biāo)達(dá)到最佳，保證駕駛?cè)藛T的安全。

自主適應(yīng)控制方法主要有三種類型分別是增益調(diào)度控制方法，依照模型參照物達(dá)到自適應(yīng)控制和自校正控制。增益調(diào)度是一種開(kāi)環(huán)自適應(yīng)方法，主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)行駛條件來(lái)對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行不斷的調(diào)整。而依照模型參照物進(jìn)行自適應(yīng)控制的關(guān)鍵是建立一個(gè)良好的參考模型。自校正控制是通過(guò)將控制參數(shù)進(jìn)行在線估計(jì)模擬與控制器相結(jié)合，通過(guò)離散統(tǒng)計(jì)達(dá)到實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)控制，現(xiàn)在這種方法已被廣泛應(yīng)用。

2隨機(jī)最佳控制

底盤(pán)主動(dòng)懸架達(dá)到最佳控制的目的就是為了能夠提高車輛本身的穩(wěn)定性，能夠讓駕駛者在駕駛過(guò)程中更容易操控車輛，在車身進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就是要最大程度地減少輪胎的形變程度，通過(guò)與地面的大面積接觸，從而限制懸架本身的動(dòng)撓度，而最大程度地減少車輛在行駛過(guò)程中的能量消耗。這種控制方法最終還是通過(guò)物理模型構(gòu)建的方式，對(duì)車輛的懸架系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，其最基本的原理就是設(shè)置一個(gè)高階的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)獲取大量的信息，利用各種參數(shù)之間的關(guān)系，從而求出最優(yōu)解答方案。與上文的阻尼器控制方法相比較，其更多的考慮了系統(tǒng)內(nèi)部的變量關(guān)系影響，從而能保證控制效果達(dá)到最佳。另外，在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用能夠進(jìn)一步優(yōu)化控制軟件，使汽車在行駛的過(guò)程中更能夠迅速地對(duì)駕駛?cè)藛T的操作做出靈敏反應(yīng)，并不會(huì)增加系統(tǒng)本身的復(fù)雜性。

3利用阻尼器來(lái)達(dá)到控制效果

天棚阻尼器在汽車底盤(pán)的主動(dòng)控制懸架的構(gòu)建過(guò)程中被廣泛使用，其主要是將阻尼器安裝到車體與天棚之間，當(dāng)車身進(jìn)行振動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)器就會(huì)發(fā)射反向信號(hào)以絕對(duì)的速度來(lái)控制車身本身的振動(dòng)幅度。而被動(dòng)地懸架系統(tǒng)和阻尼器相結(jié)合，會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大車身本身的振動(dòng)幅度，相當(dāng)于雙質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)，更加凸顯的是系統(tǒng)本身的共振特性，沒(méi)有達(dá)到車輛本身的設(shè)計(jì)目的。所以現(xiàn)在天棚阻尼器被廣泛用于車輛構(gòu)造中，盡量減少系統(tǒng)內(nèi)的共振現(xiàn)象，從而保障車輛在行駛過(guò)程中的安全性。

4智能網(wǎng)絡(luò)科技控制

自網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨，智能應(yīng)用已經(jīng)融合進(jìn)入了人們生產(chǎn)生活的各個(gè)行業(yè)中。對(duì)于汽車的主動(dòng)懸架控制方案進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)利用計(jì)算機(jī)算法開(kāi)展非線性控制，讓控制方法進(jìn)一步智能化，能夠進(jìn)一步充分解決汽車在行駛過(guò)程中遇見(jiàn)的危急事件。智能控制對(duì)于主動(dòng)懸架來(lái)說(shuō)，能在特定環(huán)境下，充分利用定量分析與定性分析的方法按照最終目標(biāo)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，并充分考察各類參數(shù)的變化對(duì)控制系統(tǒng)本身的影響，也可以通過(guò)系統(tǒng)本身的參數(shù)變換進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，最終達(dá)到最佳控制。

5反饋控制

反饋控制體現(xiàn)了整個(gè)事件之間的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)一步提高了控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度和穩(wěn)定性，但是其本身需要大量的數(shù)據(jù)信息，而且必須借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行計(jì)算模擬，所以經(jīng)常會(huì)使用計(jì)算機(jī)算法，并且需要最優(yōu)控制法和自適應(yīng)控制方法來(lái)協(xié)助該方法的使用。最優(yōu)控制算法能夠通過(guò)收集到的信息達(dá)到優(yōu)化問(wèn)題的結(jié)果，并最終讓控制系統(tǒng)按照自由控制規(guī)律進(jìn)行執(zhí)行，這種方法能使汽車的性能指標(biāo)達(dá)到最佳。對(duì)于自控制算法來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)車身和懸架狀態(tài)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，積極的收集與控制相關(guān)的信息，讓控制系統(tǒng)本身進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，使車身的性能指標(biāo)保持穩(wěn)定狀態(tài)。反饋控制通過(guò)對(duì)前兩種控制方法的執(zhí)行的監(jiān)督，讓車身能夠不斷地修正自己的控制方法，從而進(jìn)一步優(yōu)化車身底座懸架問(wèn)題。

6預(yù)見(jiàn)控制

預(yù)見(jiàn)控制主要是通過(guò)前后懸架之間的協(xié)調(diào)達(dá)到控制的效果。首先，通過(guò)前懸架上簧的加速度與下方的相對(duì)位移數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)需要對(duì)后懸架進(jìn)行控制的程度。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)突然遭到大幅度的外界因素干擾時(shí)，由于系統(tǒng)本身的局限性，可能會(huì)無(wú)法產(chǎn)生足夠的控制力而降低控制效果。但是對(duì)于預(yù)見(jiàn)控制方法來(lái)說(shuō)，通過(guò)提前對(duì)道路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，收集相關(guān)的路況信息，使系統(tǒng)有充分的時(shí)間能夠做出對(duì)策，可以減少突發(fā)事件對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的能量消耗，并且大大增加系統(tǒng)的控制效果。其方法主要分為兩種，第一種方法是通過(guò)將前輪的狀態(tài)信息及時(shí)地傳導(dǎo)給后輪懸架結(jié)構(gòu)，第二種方法則是對(duì)車輛的四個(gè)輪胎都進(jìn)行預(yù)見(jiàn)控制，超前預(yù)測(cè)路面狀況，從而提升控制性能。雖然說(shuō)第二種方法相較第一種方法來(lái)說(shuō)，其控制效果更好，但是其本身對(duì)機(jī)器設(shè)備的要求更高，需要特殊的傳感器來(lái)達(dá)到預(yù)見(jiàn)控制的效果，目前，其有效性還正在等待實(shí)施驗(yàn)證，所以還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。

結(jié)束語(yǔ)

汽車底盤(pán)懸掛是衡量汽車性能良好的一個(gè)重要判斷標(biāo)準(zhǔn)，它在一定程度上影響了汽車駕駛?cè)藛T的駕駛感受，和汽車行駛過(guò)程中的安全性能。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在底盤(pán)已經(jīng)發(fā)展到了主動(dòng)懸掛的程度，通過(guò)對(duì)主動(dòng)懸掛進(jìn)行控制，其在一定程度上能緩解汽車本身的振動(dòng)幅度，讓乘坐人員感受到更加的乘車體驗(yàn)感，能夠進(jìn)一步保證車身的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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