车辆主动悬挂系统控制规律设计(2)
5.1 基于天棚阻尼振动控制的控制器设计 . 40
5.2 基于PID控制的控制器设计 . 41
5.3 本章小结 . 44
6 车辆主动悬架系统整车模型控制器设计 . 45
6.1 基于天棚阻尼振动控制的控制器设计 . 45
6.2 基于PID控制的控制器设计 . 47
6.3 本章小结 . 49
结 论 51
致 谢 52
参 考 文 献 . 53 1 绪论
1.1 车辆悬架简述
1.1.1 车辆悬架的起源及作用
早在十吹冰世纪的时候，当时主要的交通工具是四轮载人和载货马车，车在行驶过
程中由于路面不平而引起的颠簸非常厉害，人们为了解决马车颠簸的问题，车厢被用
皮带吊在底盘的四根柱子上，呈现悬架的姿态，因而人们将其称之为悬架，此称呼一
直沿用至今[1,2]
。在汽车面世后，人们设计出高性能的弹簧系统，以提高乘客的乘坐舒
适度。
汽车悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力联接
装置的总称[3]
，如图 1.1所示。车辆悬架有如下功用： （1）衔接车桥和车架。悬架将车架（车身）和车桥相联接，对车架起到支撑的作用，
以车辆正常行驶。
（2）缓冲不平路面对车的冲击力，衰减振动。车轮受路面冲击时，会引起整个车辆
的振动。车辆悬架利用其中的弹性器件和阻尼器件来衰减车身的振动，以保证车
辆的乘坐舒适度。
（3）对车轮的上下跳动有导向作用。当车轮受到路面冲击时，会引起车轮离开地面
而上下跳动，这样车轮和地面的附着力减小，从而影响车辆的可操作性能，特别
是在车辆转弯的时候。 悬架限制了车轮的运动轨迹， 对车轮具有良好的导向作用，
这样保证了车辆的行驶安全性。
1.1.2 车辆悬架的组成及分类
弹性元件、减振装置和导向机构是汽车悬架主要部件，如图1.2所示。弹性元件
主要有弹簧、橡胶垫，用来承受铅直方向上的冲击，缓冲由路面不平而引起的振动；
减振装置主要有阻尼器、缓冲块，用来吸收部分振动能量，快速衰减振动；导向机构
主要由杆件组成，对车轮的跳动起导向作用[4]
。 车辆悬架按照不同的标准可分为不同的类型。按照悬架的机构形式和结构特点，
汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架[1]
，如图 1.3 所示。非独立悬架（如图 1.3-a
所示）的结构特点是两侧车轮用一根整体式车桥联接，两侧车轮相互作用，一侧车轮
的跳动会直接影响另一侧车轮运动；而独立悬架（如图1.3-b所示）的结构特点是两
侧车轮用断开式车桥联接，两侧车轮的作用相互作用几乎是独立的，一侧车轮的跳动
几乎不会影响另一侧车轮[3]
。 依照悬架的控制方式的差异，汽车悬架可分为被动悬架和主动悬架 。传统的被
动悬架的性能参数固定不变， 因此路面适应性能较差， 不能同时适应多种不同的路面。
而主动悬架在一定范围内自主调节悬架的刚度系数和阻尼系数等参数，以提高道路适
应性。根据所使用的作动器类型不同， 主动悬架又可分为半主动悬架和完全主动悬架。
半主动悬架的作动器一般为无源阻尼器件，通过改变悬架阻尼来调节悬架的减振性能，不能提供主动力，因而工作时耗能低；完全主动悬架的作动器一般为一个可控作
用力装置（如电磁作动器、液压作动器） ，可以为系统提供主动作用力，但相对于半
主动悬架能耗较大。
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