车辆主动悬挂系统控制规律设计(3)
1.1.3 车辆悬架的发展趋势
随着国民经济的持续增长，我国已经成为汽车消费大国。随着人民生活水平的提
高，传统悬架已不能满足人们的需求。国内市场需要高性能的汽车悬架以提高行驶安
全性和乘车舒适度，现代悬架必将走向电子化和智能化[5]
。
科技是把双刃剑，在带给人们便捷生活的同时，也造成的能源和环境问题。能源
方面，中国作为后期国家，正处在能源高消费时期，早已成为石油净进口国；环境方
面，近期雾霾困扰着我国的多个省份，汽车工业是雾霾的罪魁祸首，低能耗悬架是汽
车工业发展的必然要求。
低成本是占据市场的重要手段，成本因素也是市场竞争中最敏感的因素。因而，
降低悬架成本将成为悬架发展的基本要求。
1.2 课题研究的背景及意义
悬架系统是汽车的重要组成部分，它将车体与车轴弹性地连接起来以缓冲不平路
面的冲击。传统的被动悬架由于其参数不可调，因而不能适应不同类型的路面。由此，
上世纪五吹冰十年代，人们提出了主动悬架的概念。通用汽车公司在 1954 年主动悬架
系统的设计思想[6]
，即采用可控作用力装置构成闭环控制系统，并将车辆的振动状态
和当前激励反馈给控制器，以调节悬架系统参数从而抑制车体的振动，使悬架装置始
终处于最佳减振状态。在随后的几十年里，主动悬架系统受到各国汽车行业的广泛关
注，并被积极投入到车辆应用中去。
对于民用机动车，我国现阶段机动车总量已达到 8000 万辆，随着人民生活水平
的持续提高，人们对汽车悬架的要求越来越高，高性能主动悬架系统有利于提高行驶
安全性和乘车舒适度因而高性能主动悬架有着庞大的市场。
对于军用车辆，随着车辆越野速度、越障能力、乘坐舒适度等机动性作战指标要
求的提高，传统悬架已无法满足机动性作战指标提高的要求，车辆悬架系统成为制约
车辆机动性提高的瓶颈[7]
。因而，高性能主动悬架系统有利于提高军用车辆机动性作战指标。 1.3 主动悬架系统国内外研究现状
国内外对车辆主动悬架系统的研究主要集中两个方面，一方面是对主动悬架系统
控制算法的研究，另一方面是对主动悬架系统致动器（执行器）的研究。前者致力于
对主动悬架系统滤波、控制算法的创新，理论上研究主动悬架控制的可行性和稳定性；
后者则致力于寻找更高效、节能、性能优越的致动器（执行器）。
1.3.1 主动悬架系统控制算法的研究现状
在主动悬架系统的控制算法方面，国内外有许多专家学者致力于主动悬架系统控
制算法的理论和实验研究。
1974 年，美国 Karnopp 教授在 1974 年提出天棚阻尼控制理论[8]
。在天棚阻尼控
制理论中，在被控对象与假想的天棚间置“天棚阻尼器” 。对于主动悬架来说，这就
要求作动器产生一个与车体振动的绝对速度成正比的主动控制力，从而抑制车身振
动。将天棚阻尼控制理论应用于主动悬架，方法简单，易于实现，可靠性高，但控制
效果还有待提高。
经典控制理论已广泛应用于主动悬架控制，主要的经典控制方法有前馈（根据扰
动的前馈控制）、PID 控制、解耦控制等，这些方法是振动控制常用的控制策略。经典
的控制法首先建立车辆悬架系统的数学模型（机理分析法、实验法、综合法）。然后
根据系统的数学模型分析系统的性能（时域分析法、根轨迹法、频率分析法），再根
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