懸架及磁流變減振器概述

懸架及磁流變減振器概述newmaker1懸架的構(gòu)造咬既旺既懸架是車架與車橋之間的一切傳力連接裝置的總成，它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支撐力），縱向反力（牽引力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，以保證汽車的正常行駛?，F(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但一般都有彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。彈性元件：使車架（或車身）與車橋（或車輪）之間做彈性聯(lián)系，但彈性系統(tǒng)受到?jīng)_擊后，將產(chǎn)生振動(dòng)。持續(xù)的振動(dòng)容易是乘員感到不舒服和疲勞，故懸架還應(yīng)當(dāng)具有減振作用，使振動(dòng)迅速衰減，為此，在許多結(jié)構(gòu)型式的汽車懸架中都設(shè)有專門的減振器。車輪和車架和車身跳動(dòng)時(shí)，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)符合一定的要求，否則，汽車的某些性能（特別是操縱穩(wěn)定型）有不利的影響。因此，懸架中某些傳力機(jī)構(gòu)同時(shí)還承擔(dān)著使車輪按一定的軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)的任務(wù)，因此這些傳力機(jī)構(gòu)還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。由此看這三者分別起著：緩沖，減振和導(dǎo)向的作用。在多數(shù)的轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中還設(shè)有輔助彈性元件-----橫向穩(wěn)定器。1.彈性元件；2.縱向推力桿；3.減振器；4.橫向穩(wěn)定器；5.橫向推力桿圖1汽車懸架結(jié)構(gòu)示意圖并非所有的懸架都設(shè)置上述這些單獨(dú)的裝置不可。例如：常見的鋼板彈簧，除了作為彈性元件起緩沖作用而外，當(dāng)它在汽車上縱向安置，并且一端與車架作固定鉸接連接時(shí)，既可負(fù)擔(dān)起傳遞所有各向力和力矩，以及決定車輪運(yùn)動(dòng)軌跡的任務(wù)，因而就沒有必要在另行設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。此外，一般鋼板彈簧是多片疊成的，它本身即具有一定的減振能力，因而在對(duì)減振的要求不高時(shí)，在采用鋼板彈簧作為彈性元件的懸架中，也可以不裝減振器。由懸架的剛度和懸架彈簧支撐的質(zhì)量（彈簧質(zhì)量）所決定的車身自然振動(dòng)頻率（或稱振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率）是影響汽車的行駛平順性的懸架重要性能指標(biāo)之一，人體所習(xí)慣的頻率是步行身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率，約為1?6Hz。車身自然振動(dòng)頻率應(yīng)當(dāng)盡可能地處于或接近這一頻率范圍，根據(jù)力學(xué)分析，如果將汽車看成一個(gè)在彈性懸架上作單自由度振動(dòng)的質(zhì)量，則懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率（固有頻率）為：其中，g重力加速度；f------懸架垂直變形（撓度）；M------懸架簧載質(zhì)量；K（=Mg/f）------懸架剛度（不一定等于彈性元件的剛度）指使車輪中心相對(duì)車架和車身向上移動(dòng)的單位距離（即使懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形）所需加于懸架上的垂直載荷。由上式可見:（1）在懸架所受垂直載荷一定時(shí)，懸架剛度愈小，則汽車自然振動(dòng)頻率愈低。但懸架剛度愈小，在一定載荷下懸架垂直變形就愈大，這對(duì)于簧載質(zhì)量大的貨車，在結(jié)構(gòu)上難以保證。故實(shí)際上貨車的車身自然振動(dòng)頻率往往偏高，而大大超過上述理想的頻率范圍。（2）當(dāng)懸架剛度一定時(shí)，簧載質(zhì)量愈大，則懸架垂直變形愈大，而自然振動(dòng)頻率愈低。故空車行駛時(shí)的車身自然振動(dòng)頻率要比滿載行駛時(shí)的高?；奢d質(zhì)量變化范圍愈大，則頻率變化范圍也愈大。為了使簧載質(zhì)量從相當(dāng)于汽車空載到滿載的范圍內(nèi)變化時(shí)，車身自然振動(dòng)頻率保持不變或變化很小，就需要講懸架的剛度做成可變的，即空車時(shí)懸架剛度小，而載荷增加時(shí)，懸架的剛度隨之增加。有些彈性元件本身的剛度是可變的，如氣體彈簧；有些懸架所用的彈性元件的本身的剛度隨是不變的，但如果在懸架中采取了某些措施，可使整個(gè)懸架具有可變的剛度，例如漸變剛度鋼板彈簧。懸架可以分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架（圖2）。圖2非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架示意圖非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架掛在車架或車身的下。獨(dú)立懸架則是每一側(cè)的車輪單獨(dú)地通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。采用獨(dú)立懸架時(shí)，車橋都做成斷開的。為了加速車架和車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。減振器和彈性元件都是并聯(lián)安裝的。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是當(dāng)車駕與車橋做往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)的從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，孔壁與油液的摩擦及液體分子內(nèi)摩擦便形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到空氣中。減振器阻尼力的大小隨車架和車橋相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增減而增減，并且與油的黏度有關(guān)。因此要求減振器所用油液的黏度受溫度變化的影響盡可能?。磺揖哂锌蛊?，抗氧化以及對(duì)各種金屬和非金屬零件不起腐蝕作用等性能。減振器的阻尼力越大，振動(dòng)消減得越快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時(shí)，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件和減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出如下要求：（1）在懸架壓縮行程（車橋和車架互相移近的行程）內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)小，以便充分利用彈性元件的彈性，以緩和沖擊。（2）在懸架伸張行程內(nèi)（車橋與車架相對(duì)遠(yuǎn)離的行程）內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)大，以求迅速減振。（3）當(dāng)車橋（或車輪）與車架的相對(duì)速度過大時(shí)，減振器應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)加大液流通道面積，使阻尼力始終保持在一定的限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。2懸架的分類傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼是按經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法確定的，根據(jù)這些參數(shù)設(shè)計(jì)的懸架結(jié)構(gòu)，在汽車行駛過程中，其性能是不變的，也是無法進(jìn)行調(diào)節(jié)的，使汽車行駛平順性和乘坐舒適性受到一定影響。故稱傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)為被動(dòng)懸架系統(tǒng)。如果懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼特性能根據(jù)汽車的行駛調(diào)節(jié)（車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀況等）進(jìn)行動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)，則稱為主動(dòng)懸架。主動(dòng)懸架系統(tǒng)按其是否包含動(dòng)力源可以分為全主動(dòng)懸架（有源主動(dòng)懸架）和半主動(dòng)懸架（無源主動(dòng)懸架）系統(tǒng)兩大類。2.1全主動(dòng)懸架全主動(dòng)懸架是根據(jù)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀態(tài)，適時(shí)地調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼，使其處于最佳減振狀態(tài)。它是在被動(dòng)懸架（彈性元件、減振器、導(dǎo)向裝置）中附加一個(gè)可控作用力的裝置。通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)4部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令，一般為發(fā)生器或轉(zhuǎn)矩發(fā)生器（液壓缸、氣缸、伺服電動(dòng)機(jī)、電磁鐵等）。測(cè)量系統(tǒng)的作用是測(cè)量系統(tǒng)各種狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供依據(jù)，包括各種傳感器?？刂葡到y(tǒng)的作用是處理數(shù)據(jù)和發(fā)出各種控制指令，其核心部件是電子計(jì)算機(jī)。能源系統(tǒng)的作用是為以上各部分提供能量。2.2半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架不考慮改變懸架的剛度，而只考慮改變懸架的阻尼，因此它無動(dòng)力源且只由可控的阻尼元件組成。由于半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡單，工作時(shí)幾乎不消耗車輛動(dòng)力，而且還能獲得與全主動(dòng)懸架相近的性能，故有較好的應(yīng)用前景。半主動(dòng)懸架按阻尼級(jí)有可以分成有級(jí)式和無級(jí)式兩種。（1）有級(jí)式半主動(dòng)懸架它是將懸架系統(tǒng)中的阻尼分為兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)，可由駕駛員選擇或根據(jù)傳感器信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行選擇懸架所需要的阻尼級(jí)。也就是說，可以根據(jù)路面條件（好路或壞路）和汽車的行駛狀態(tài)（轉(zhuǎn)彎或制動(dòng)）等來調(diào)節(jié)懸架的阻尼級(jí)，使懸架適應(yīng)外界環(huán)境的變化，從而可以較大幅度地提高汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。半主動(dòng)懸架中的三級(jí)阻尼可調(diào)減振器的旁路控制閥是由調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，使控制閥孔具有關(guān)閉，小開和大開3個(gè)位置，產(chǎn)生3個(gè)阻尼值。該減振器應(yīng)用于OPELSENTOR和OPELGA轎車上。（2）無級(jí)式半主動(dòng)懸架它是根據(jù)汽車行駛的路面條件和行駛狀態(tài)，對(duì)懸架系統(tǒng)的阻尼在幾毫秒內(nèi)有最小變到最大進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。無級(jí)半主動(dòng)微處理器從速度、位移、加速度等傳感器處接受到信號(hào)，計(jì)算機(jī)出系統(tǒng)相適應(yīng)的阻尼值，并發(fā)出控制指令給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)閥桿調(diào)節(jié)閥門，使其改變節(jié)流孔的通道節(jié)面積，從而改變系統(tǒng)的阻尼。該系統(tǒng)雖然不必外加能源裝置，但所需傳感器較多，故成本仍較高。3半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的研究進(jìn)展現(xiàn)代汽車正朝著安全、智能化和清潔化的方向發(fā)展，懸架系統(tǒng)智能化解決了傳統(tǒng)被動(dòng)懸架存在的舒適性和穩(wěn)定性不能兼顧的問題并能適應(yīng)變化的行駛工況和任意道路激勵(lì)，代表了懸架系統(tǒng)發(fā)展的方向。主動(dòng)懸架能獲得一個(gè)優(yōu)質(zhì)的隔振系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)理想懸架的控制目標(biāo)，但能量消耗大，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中能量成本和可靠性是限制主動(dòng)懸架發(fā)展的瓶頸。半主動(dòng)懸架通過改變減振器的阻尼特性適應(yīng)不同的路面和行駛狀況的需要，改善乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。由于半主動(dòng)懸架在控制品質(zhì)上接近于主動(dòng)懸架且結(jié)構(gòu)簡單，無需力源，能耗小，因而是近期最能走向市場(chǎng)被推廣應(yīng)用的新興技術(shù)。3.1新型的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)前人基于天棚阻尼的概念發(fā)明了半主動(dòng)阻尼器，并應(yīng)用于生產(chǎn)，但對(duì)懸架性能的改善是極其有限的。后來，有人提出了開關(guān)控制的半主動(dòng)懸架，它能產(chǎn)生較大的阻尼力，這種懸架已應(yīng)用到實(shí)車上，其后又有人在半主動(dòng)懸架控制中引入了此方法，并改進(jìn)了控制算法的穩(wěn)定性。日產(chǎn)公司研制了一種聲納式半主動(dòng)懸架，它可通過聲納裝置預(yù)測(cè)路面信息，懸架減振器有柔和、適中和穩(wěn)定3種選擇狀況。隨后有研究人員利用了電流變和磁流體作為工作介質(zhì)，研究了新型的半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。半主動(dòng)懸架系統(tǒng)除了少量的開啟電液閥的能量以外，幾乎不需要外加能源，研究表明，只要恰當(dāng)選擇控制邏輯，半主動(dòng)阻尼器可以達(dá)到像主動(dòng)減振器一樣的減振效果。通常，半主動(dòng)懸架是指懸架彈性元件的剛度和減振器的阻尼系數(shù)之一可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的懸架。目前，半主動(dòng)懸架研究主要集中在調(diào)節(jié)減振器的阻尼系數(shù)方面，即將阻尼可調(diào)減振器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過傳感器檢測(cè)到汽車行駛狀況和道路條件的變化以及車身的加速度，由ECU根據(jù)控制策略發(fā)出脈沖控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)減振器阻尼系數(shù)的有級(jí)可調(diào)和無級(jí)可調(diào)。3.2有級(jí)可調(diào)減振器有級(jí)可調(diào)減振器阻尼在三檔之間快速切換，切換時(shí)間通常為幾毫秒，有級(jí)可調(diào)減振器實(shí)際上是在減振器結(jié)構(gòu)中采用較為簡單的控制閥使通流面積在最大、中等或最小之間進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)。有級(jí)可調(diào)減振器通過減振器頂部的電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置使減振器的阻尼在朝中/硬三檔之間變化，有級(jí)可調(diào)減振器的結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)相對(duì)簡單，但在適應(yīng)汽車行駛工況和道路條件的變化方面有一定的局限性，有級(jí)可調(diào)減振器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是發(fā)展先進(jìn)的閥技術(shù)，增加阻尼變化的檔數(shù)縮短切換時(shí)間從而使復(fù)雜的控制策略應(yīng)用成為可能，以進(jìn)一步提高懸架的控制品質(zhì)。3.3無級(jí)可調(diào)減振器無級(jí)可調(diào)減振器的阻尼調(diào)節(jié)可采取以下幾種方法：（1）節(jié)流孔徑調(diào)節(jié)：通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)減振器的閥桿連續(xù)調(diào)節(jié)減振器的通流面積，來改變阻尼節(jié)流閥或其他形式的驅(qū)動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)。這類減振器的主要問題是節(jié)流閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。（2）減振液黏性調(diào)節(jié)：使用黏性連續(xù)可控的新型的功能材料電流變或磁流變液體作為減振液，從而實(shí)現(xiàn)阻尼無級(jí)變化，電流變液體在外加電場(chǎng)作用下，其流變材料性能（如剪切強(qiáng)度，表觀黏度等會(huì)發(fā)生顯著的變化，將這種電流裝入減振器并在內(nèi)外筒之間加上電場(chǎng)通過改變電場(chǎng)強(qiáng)度使電流液體的黏度改變，從而改變減振器的阻尼力。由于電流變減振器的阻尼可隨電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而連續(xù)變化，這無疑是一個(gè)較好的選擇。但電流變液體存在較多問題，其電致屈服強(qiáng)度小，溫度工作范圍不寬，零電場(chǎng)黏度偏高，懸浮液中固體顆粒與基礎(chǔ)液體之間比重相差較大、容易分離，沉降穩(wěn)定性差，對(duì)雜質(zhì)敏感等難以適應(yīng)電流變減振器長期穩(wěn)定工作的需要。要使電流變減振器響應(yīng)迅速、工作可靠，必須解決以下幾個(gè)問題：設(shè)計(jì)一個(gè)體積小、重量輕，能任意調(diào)節(jié)的高壓電源；為保證電流變液體的正常工作溫度必須設(shè)計(jì)一個(gè)散熱系統(tǒng)；充裝電流變液體時(shí)，要保證無污染；性能優(yōu)良的電流變液體；高壓電源的絕緣與封裝。電流變減振器在國外已有一些產(chǎn)品問世。如德國的商業(yè)電流變液與電流變減振器及美國的相關(guān)產(chǎn)品等。磁流變液體是指在外加磁場(chǎng)的作用下，流變材料性能發(fā)生急劇變化的流體，將磁流變液體裝入磁流變減振器通過控制磁場(chǎng)強(qiáng)度可實(shí)現(xiàn)磁流變減振器阻尼的連續(xù)、無級(jí)可調(diào)。磁流變減振器具有電流變減振器同樣的特點(diǎn)，響應(yīng)比電流變減振器要慢，主要是磁流變液體的磁化和退磁需要時(shí)間。磁流變減振器通常采用活塞缸結(jié)構(gòu)，磁流變液的通路有位于活塞上的阻尼孔或單獨(dú)的旁路構(gòu)成。在磁流變液的通路上施加磁場(chǎng)，按結(jié)構(gòu)可分為單出桿活塞結(jié)構(gòu)和雙出桿活塞結(jié)構(gòu)。單出桿活塞缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的磁流變減振器已用于大型載重汽車司機(jī)座椅半主動(dòng)懸架減振系統(tǒng)。磁流變液體的特點(diǎn)存在的問題是響應(yīng)時(shí)間長、結(jié)構(gòu)比較笨重、流變性能和穩(wěn)定性還需要改進(jìn)。目前成功開發(fā)的電流變液體與磁流變液體的特性，從材料特性上看它們都能滿足汽車工作要求，但在屈服應(yīng)力、溫度范圍、塑性黏度和穩(wěn)定性等性能方面，磁流邊液體強(qiáng)于電流變液體，這也是選用磁流變液體作為半主動(dòng)懸架系統(tǒng)減振器的減振液的主要因素。其最主要的問題是實(shí)現(xiàn)電源以及降低減振器內(nèi)液體紊流產(chǎn)生的噪聲十分困難。3.4減振器驅(qū)動(dòng)方式可控減振器驅(qū)動(dòng)方式有轉(zhuǎn)閥方式、旁路閥方式、壓電驅(qū)動(dòng)方式、磁場(chǎng)控制的磁流變方式和永磁直流直線飼服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式等。轉(zhuǎn)閥方式是由控制器單元發(fā)出的信號(hào)經(jīng)處理驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥轉(zhuǎn)動(dòng)，改變減振器阻尼孔的大小，產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求變化的阻尼力。旁路閥方式是由電磁閥根據(jù)控制器單元發(fā)出的信號(hào)開關(guān)打開磁閥相當(dāng)于在油路中增加一個(gè)節(jié)流孔，從而改變總的阻尼孔的面積，產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求的有級(jí)變化的阻尼力。壓電驅(qū)動(dòng)方式是在減振器的活塞桿內(nèi)，安裝壓電執(zhí)行器和壓電傳感器。壓電執(zhí)行器由88個(gè)壓電元件疊加而成，在直流電壓作用下壓電元件會(huì)伸長，該位移經(jīng)位移放大室放大到可以打開轉(zhuǎn)換閥，形成分流油路，從而獲得小阻尼。利用壓電傳感器可將前輪減振器檢測(cè)到的路面情況傳給電控單元，控制后輪減振器的阻尼。磁場(chǎng)控制的磁流變方式是利用電控單元發(fā)出的電壓或電流信號(hào)控制磁流變減振器內(nèi)變壓線圈產(chǎn)生高壓實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼的連續(xù)無級(jí)調(diào)節(jié)。永磁直流直線飼服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式則是由直線飼服電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率高、響應(yīng)迅速、靈敏度高、隨機(jī)性好、控制穩(wěn)定。目前，永磁直流直線伺服電機(jī)在航天飛行器中應(yīng)用廣泛應(yīng)用，其驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3.5半主動(dòng)懸架控制策略最早提出的半主動(dòng)懸架控制方法是天棚阻尼控制方法，由于其控制算法簡單，得到了廣泛的應(yīng)用。但天棚阻尼控制只能解決了懸架系統(tǒng)的舒適性而沒有很好解決操縱穩(wěn)定性問題。因此，目前研究的重點(diǎn)是改進(jìn)型的天棚阻尼控制方法在半主動(dòng)懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用。以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制不需要了解被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)在線調(diào)整，即可取得滿意的結(jié)果，不足的是對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化比較敏感，研究查表法參數(shù)控制PID和模糊控制方法在半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)中應(yīng)用有一定的實(shí)際的意義。線性最優(yōu)控制方法在系統(tǒng)建模時(shí)忽略了高階動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，如車架輪胎的高階模態(tài)以及減振器，傳感器的動(dòng)態(tài)特性等所得到的控制參數(shù)是根據(jù)確定的系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算出來的，僅對(duì)理想的數(shù)學(xué)模型保證預(yù)期的性能。當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化到一定程度時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，控制參數(shù)不再使性能指標(biāo)最優(yōu)，有時(shí)甚至?xí)箲壹苄阅軔夯６鴮?shí)際的懸架系統(tǒng)是含有許多不確定因素的非線性、時(shí)變、高階動(dòng)力系統(tǒng)，難以用定常反饋系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的性能要求。所以最優(yōu)控制方法在半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)中應(yīng)用很少。自適應(yīng)控制方法應(yīng)用于汽車懸架控制系統(tǒng)有自校正控制和模型參考自適應(yīng)控制兩類控制策略。自校正控制是一種將受控對(duì)象參數(shù)在線識(shí)別與控制器參數(shù)整定想結(jié)合的控制方法，模型參考自適應(yīng)控制是在外界激勵(lì)條件和車輛自身參數(shù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)被控車輛的振動(dòng)輸出仍能跟蹤所選定的理想?yún)⒖寄Ｐ?。采用自適應(yīng)控制的車輛懸架阻尼減振系統(tǒng)改善車輛的行駛特性，在德國大眾汽車公司的底盤上得到了應(yīng)用。模糊控制方法在半主動(dòng)懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用效果比常規(guī)控制方法有效，但模糊控制器的穩(wěn)定性只通過一些模擬過程測(cè)試，判斷其穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)還不存在；控制器只使用于一定的汽車參數(shù)；改變輪胎性能會(huì)使控制結(jié)果明顯變壞；路面性質(zhì)對(duì)控制效果影響較大。因此，模糊控制方法在半主動(dòng)懸架控制中應(yīng)用從理論上無法判定，只能通過系統(tǒng)實(shí)測(cè)才能確定。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由大量處理單元所組成的高度并行的非線性動(dòng)力系統(tǒng)，其特點(diǎn)是可學(xué)習(xí)性和并行性，故在汽車懸架振動(dòng)控制中有廣泛的應(yīng)用前景，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不適于表達(dá)基于規(guī)則的知識(shí)，需要較長的訓(xùn)練時(shí)間，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)須與其他控制方法相結(jié)合構(gòu)成復(fù)合控制模式，才能具有更大的實(shí)際應(yīng)用?？傊?，半主動(dòng)懸架控制方法較多，各種方法均有利弊，綜合應(yīng)用各種方法開發(fā)系統(tǒng)控制器是發(fā)展方向，從文獻(xiàn)分析看：日本、德國、韓國等汽車發(fā)達(dá)國家基本都是采用基于天棚阻尼控制理論，模糊控制理論和自適應(yīng)控制理論為主線的復(fù)合控制策略。任何控制系統(tǒng)總存在不可避免的時(shí)滯，它會(huì)導(dǎo)致反饋控制系統(tǒng)預(yù)料外的失穩(wěn)，出現(xiàn)安全極為不利的輪跳。因此在汽車半主動(dòng)懸架振動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)過程中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際車型研究和開發(fā)控制有效、實(shí)用簡單、造價(jià)合理的控制器，并經(jīng)過大量的實(shí)車測(cè)試才能推廣應(yīng)用。4今后研究和開發(fā)工作展望隨著相關(guān)學(xué)科和高新技術(shù)的迅猛發(fā)展特別是高效處理器的普及，使得研究實(shí)用的半主動(dòng)懸架振動(dòng)控制系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)。因此，今后的研究和開發(fā)方向是基于磁流液體功能材料，開發(fā)控制有效、能耗低、造價(jià)合理的汽車懸架振動(dòng)控制系統(tǒng)，并針對(duì)車型開發(fā)其適用系統(tǒng)，為此，必須解決一些基礎(chǔ)性的理論研究問題和實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)問題。開發(fā)實(shí)用的磁流變液可控減振器，研究各種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響規(guī)律，優(yōu)化結(jié)構(gòu)并改善其制造工藝性。在現(xiàn)有的磁流變液體中選擇或改進(jìn)并驗(yàn)證最佳配方，為此，需要進(jìn)行一系列減振器疲勞壽命實(shí)驗(yàn)和實(shí)車運(yùn)行實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證在實(shí)際使用條件下磁流變液體的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性。重點(diǎn)研究車輪跳動(dòng)和懸架行程位置傳感器，而汽車慣性傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角和車速傳感器選用目前已有的傳感器。車輪跳動(dòng)和懸架行程位置傳感器采用與可調(diào)減振器融為一體的結(jié)構(gòu)方式，以實(shí)現(xiàn)高度集成和高可靠性。智能控制器集成信號(hào)變換、CPU、驅(qū)動(dòng)電路為一體，并同時(shí)兼顧汽車其它電子控制系統(tǒng)的功能，為此，必須進(jìn)行大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，要實(shí)現(xiàn)最佳的控制目標(biāo)，控制策略的制定和控制規(guī)律、控制軟件的實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵。為減少反復(fù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)，可以采用剛體動(dòng)力學(xué)仿真軟件針對(duì)半主動(dòng)懸架的實(shí)際使用汽車產(chǎn)品，建立完整的動(dòng)力學(xué)模型，然后模擬汽車行駛的各種工況，選擇多種不同的控制策略和控制規(guī)律，觀察汽車行駛平順性和穩(wěn)定性，重點(diǎn)研究控制元器件的響應(yīng)特性、執(zhí)行系統(tǒng)的非線性、不確定性和隨機(jī)性等實(shí)際因素的影響，智能控制策略的穩(wěn)定性，從而制定最佳的控制策略和控制規(guī)律，最終再結(jié)合實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)特定的汽車產(chǎn)品，選擇不同行駛工況進(jìn)行各種實(shí)車實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證半主動(dòng)懸架的減振效果，驗(yàn)證半主動(dòng)懸架系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各個(gè)部分改善和改良，最終研制成功基于半主動(dòng)懸架的新樣車。5磁流變減振器的工作原理目前，電流變已經(jīng)走向一定的成熟階段，但磁流變還在進(jìn)一步發(fā)展，其研究的深度還會(huì)加大。磁流變液是將微米尺寸的磁激化顆粒分散溶于絕緣載液中形成的特定非膠性懸浮液體，因而其流變特性隨外加磁場(chǎng)而變化，在無磁場(chǎng)作用時(shí)磁流變?yōu)榕ｎD流體，當(dāng)受到強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，其懸浮顆粒被感應(yīng)極化，彼此間相互作用形成粒子鏈，并在極短的時(shí)間相互作用，由流體變?yōu)榫哂幸欢羟星?/p>