汽車電控技術在懸架系統(tǒng)中的應用分析

汽車電控技術在懸架系統(tǒng)中的應用分析摘要：懸架在保證汽車行駛平順性和操作穩(wěn)定性中起著決定性作用。在行駛條件較差的情況下，傳統(tǒng)的汽車懸架無法提供良好的減振性能，針對這一情況，本文就電控懸架系統(tǒng)作了相關研究，介紹了電控技術在懸架中的應用，分析電子控制懸架系統(tǒng)的功能與工作原理，著重對以現(xiàn)代控制理論為核心的電控懸架系統(tǒng)的控制方法作了論述。關鍵詞：電控技術；汽車；懸架系統(tǒng)Abstract:SuspensionplaysadecisiveroleinvehicleridingcomfortandoperationstabilityUndertheconditionofthepoordrivingconditions,thetraditionalautomobilesuspendedframecouldnotprovideagoodvibrationdampingperformance.Inordertosolvethisproblem,thispaperhasdosomeresearchabouttheelectroniccontrolsuspensionsystemandintroducestheapplicationofelectroniccontroltechnologyinsuspension,besides,thefunctionandworkingprincipleofelectroniccontrolsuspensionsystemhasbeenanalysed.moderncontroltheoryofelectriccontrolsuspensionsystemarediscussedindetail.Keywords:Electroniccontroltechnology;Vehicle;Suspensionsystem1、引言隨著汽車結(jié)構(gòu)和功能的不斷改進和完善，研究汽車振動，設計新型懸架電控系統(tǒng)，將振動控制到最低水平是提高現(xiàn)代汽車品質(zhì)的重要措施。汽車振動是影響汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，以及汽車零部件疲勞壽命的重要因素。嚴重的振動還會影響汽車的行駛速度，并產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染，所以懸架系統(tǒng)在汽車減振中的作用就尤為重要。懸架系統(tǒng)一般由彈性元件和阻尼元件構(gòu)成，用以緩沖和吸收因路面不平而產(chǎn)生的激振力，同時承受汽車轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的側(cè)傾力。隨著電子技術和測控技術的快速發(fā)展，特別是信息科學中對最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等的研究，使懸架系統(tǒng)電子控制技術在現(xiàn)代控制理論指導下更趨完善，同時己開始應用于車輛懸架系統(tǒng)的振動控制，使電了控制懸架系統(tǒng)振動控制技術得以快速發(fā)展。2、懸架系統(tǒng)的減振原理現(xiàn)代汽車懸架的結(jié)構(gòu)形式和振動控制方法隨時在更新和完善，按照導向機構(gòu)的形式，懸架一般可分為獨立懸架和非獨立懸架兩大類。但一般按控制力進行分類分為被動懸架、半主動懸架和主動懸架3種基本類型。3種懸架的簡化模型如圖所示，當懸架的阻尼系數(shù)ε為0.707時，3種懸架的減振性能曲線見圖2。圖2中，橫坐標為簧載質(zhì)量m的位移ω與路面激勵幅值ωn之比，縱坐標為路面激勵頻率X與懸架系統(tǒng)固有頻率X0之比。圖13種振動控制懸架的簡化模型（a）被動懸架（b）半主動懸架（c）主動懸架1.傳感器2.可調(diào)減振器3.力發(fā)生器絕大多數(shù)汽車上裝有由彈簧和減振器組成的被動懸架（見圖1a），這種懸架系統(tǒng)的減振器阻尼系數(shù)C和彈簧剛度系統(tǒng)K一般是通過經(jīng)驗設計或優(yōu)化設計方法選擇，一經(jīng)確定，在汽車行駛過程中就無法隨外部變化而變化。對于汽車懸架應滿足兩方面的要求，一方面為提高轉(zhuǎn)彎、制動等操作過程的穩(wěn)定性，要求懸架“較硬”；另一方面為隔開隨機路面不平對汽車的振動提高乘坐舒適性，要求懸架應“較軟”。由于被動懸架參數(shù)不能任意選擇和調(diào)節(jié)，因此限制了被動懸架性能的進一步提高，由圖2可知，被動懸架的減振性能較差。半主動懸架如圖1b，它由性能可變的彈簧和減振器組成。其基本工作原理是：根據(jù)簧載質(zhì)量m相對車輪的速度響應，加速度響應等反饋信號，按照一定的控制規(guī)律調(diào)節(jié)彈簧的剛度或可調(diào)減振器的阻尼力，半主動懸架系統(tǒng)的減振控制通常以改變減振器的阻尼力為主，將阻尼力分為2-3級，可由人工選擇或根據(jù)傳感器信號自動確定阻尼級。如1984年日產(chǎn)公司研制出的一種聲納式半主動懸架，它能通過聲納裝置預測前方路面信息，及時調(diào)整懸架減振器的軟、中、硬三種狀態(tài)。半主動懸架與被動懸架相比，減振效果優(yōu)良的多。圖23種懸架的頻響特性主動懸架是一種有源控制，可以根據(jù)汽車行駛條件的變化，主動改變懸架的剛度和阻尼動力裝置產(chǎn)生的作用力。圖5模糊邏輯控制器結(jié)構(gòu)3.2.4神經(jīng)網(wǎng)絡控制神經(jīng)網(wǎng)絡控制越拉越多地應用在特定環(huán)境以及采用固定描述方式等多種目的的設計之中，它的基本思想是從仿生學的角度，模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的運作方式，使機器具有人腦那樣的感知、學習和推理能力。神經(jīng)網(wǎng)絡以其強大的非線性映射能力、自學習適應能力、聯(lián)想記憶能力、并行處理方式及優(yōu)良的容錯性能，作為一種并行分布式處理系統(tǒng)，它具有自動知識獲取、聯(lián)想記憶、自適應性、良好的容錯性和推理能力，故在汽車懸架控制中有廣泛的應用前景。應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制的非線性懸架系統(tǒng)，與用線性二次型調(diào)節(jié)器控制的懸架系統(tǒng)相比，具有更好的減振性能。4、結(jié)束語隨著汽車技術的不斷發(fā)展以及人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，汽車的舒適性和安全性越來越受到人們的關注，傳統(tǒng)的被動懸架己不能完全滿足人們對汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等汽車性能的要求。為使懸架系統(tǒng)能夠適應不同道路及速度條件，出現(xiàn)了一系列懸架系統(tǒng)減振控制技術，各種新型電控懸架得到了迅速發(fā)展。因此，采用新型電控技術，研究和開發(fā)一類控制有效、能耗低、造價合理的汽車懸架系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。針對懸架系統(tǒng)的非線性特點，研究適宜的懸架系統(tǒng)電控技術是汽車懸架系統(tǒng)振動性能改進的關鍵。電子控制懸架技術將電了技術、測控技術、機械動力學等有機結(jié)合，通過采用優(yōu)化的控制策略，大大提高了懸架的相關性能以及系統(tǒng)的使用可靠性，相信電了控制懸架系統(tǒng)將