基于DSP的汽车磁流变减振悬架系统控制策略设计与研究样本.doc

1绪论随着社会发展和文明进步，汽车作为一种交通工具，已成为人们出行重要选取，汽车乘坐安全性、舒服性已成为世人关注焦点。汽车作为高速客运载体，其运营品质好坏直接影响到人生命安全，因而，与乘坐安全性、舒服性密切有关轿车动力学性能研究就显得非常重要。悬架系统汽车一种重要构成某些，它连接车身与车轮，重要由弹簧、减震器和导向机构三某些构成。它能缓冲和吸取来自车轮振动，传递车轮与地面驱动力与制动力，还能在汽车转向时承受来自车身侧倾力，在汽车启动和制动时抑制车身俯仰和点头。悬架系统是提高车辆平顺性和操作稳定性、减少动载荷引起零部件损坏核心。一种好悬架系统不但要能改进汽车舒服性，同步也要保证汽车行驶安全性，而提高汽车舒服性必要限制汽车车身加速度，这就需要悬架有足够变形吸取来自路面作用力。然而为了保证汽车安全性，悬架变形必要限定在一种很小范畴内，为了改进悬架性能必要协调舒服性和操作稳定性之间矛盾，而这个矛盾只有采用这折衷控制方略才干合理解决。因而，研究汽车振动、设计新型汽车悬架系统、将振动控制在最低水平是提高当代汽车性能重要办法[1][2]。1.1车辆悬架系统分类及发展按工作原理不同，悬架可分为被动悬架(PassiveSuspension)、半积极悬架(Semi-ActiveSuspension)和积极悬架(ActiveSuspension)三种，如图1.1所示[3]。（a）被动悬架(b)全积极悬架(c)半积极悬架图1.1悬架分类图1.1中Mu为非簧载质，Ms为簧载质量，Ks为悬架刚度，Kt为轮胎刚度；C1为被动悬架阻尼，C2为半积极悬架可变阻尼，F为积极悬架作动力。当前国内车辆重要还是采用被动悬架(PassiveSuspension)。其两自由度系统模型如图1.1(a)所示。老式被动悬架普通由参数固定弹簧和减振器构成，其弹簧弹性特性和减振器阻尼特性不能随着车辆运营工况变化而进行调节，并且各元件在工作时不消耗外界能源，故称为被动悬架。它构造简朴，性能可靠，通过不断改进，当前发展已比较成熟。然而，汽车在行驶过程中，其平顺性和操纵稳定性对悬架参数规定是不同，要想同步兼顾两者是很困难，虽然通过优化，也只能使它在特定车速和路面下才干达到最佳。因此，悬架特性参数一经选定，就无法随汽车运营工况和勉励变化而进行调节，故其减振性能进一步提高也就会受到限制。为了克服被动悬架存在缺陷，人们尝试了诸多办法，如采用非线性变刚度弹簧，虽然获得了一定效果，但是仍不能从主线上消除上述缺陷。改进悬架性能主线出发点在于改进悬架对车轮和车身作用，这可以从变化悬架刚度或阻尼或同步变化两者入手.于是积极、半积极悬架研究就逐渐开始了。1954年，GM公司Erspie.Labrose在悬架设计中一方面提出积极悬架思想[3]。积极悬架基本原理是用可调刚度弹簧或可调阻尼减振器构成悬架系统，该系统采用有源或无源可控制元件构成了一种闭环控制系统，它可以依照车辆预测勉励和簧载质量加速度响应等反馈信号，按照一定控制规律调节可调弹簧和可调阻尼器参数，以抑制车体运动，使悬架始终处在最优减振状态。积极悬架特点就是可以依照外界输入或车辆自身状态变化进行动态自适应调节。这种悬架系统为在主线上改进汽车悬架系统性能，提供了一条崭新途径。图1.1(b)为两自由度全积极悬架系统(FullyActiveSuspension)。该系统是由Federspiel.labrosse在1975年创造[4]。它重要由一种可控电液作动器构成。作动器相称于一种力发生器，可依照车身质量速度响应等反馈信号，按照一定控制规律产生作用力。它可代替被动悬架中弹簧和减振器，可以任意变更刚度以及阻尼系数。全积极悬架最大长处是具备高度自适应性，可较好地满足不同环境规定(如不同道路条件和行驶速度等)。这种装置所规定控制目的是实现一种最佳隔振系统，并且不需要对系统作较大变化.此外又由于该悬架系统还能控制车轮频率范畴(10～15Hz)，因其响应特性不久，因此又把该悬架系统称为“快”积极系统。这种系统功率消耗很大，普通达到l0Kw左右，此外传感器需用量也诸多(如行程传感器、加速度传感器、力传感器及某种状况下压力传感器等)。因而尽管全积极悬架性能非常优越，但由于它构造相称复杂，并且造价也较为昂贵，普通仅限于在豪华轿车和客车上使用，因此其应用范畴较小[5]。与积极悬架相比，半积极悬架没有力发生器，它通过调节减振器液力阻力，改进悬架振动特性，图1.1(c)为两自由度半积极悬架（Semi-ActiveSuspension）。半积极悬架研究始于1974年美国加州大学戴维斯分校Karnopp研究工作[6]。该系统重要由弹性原件与可调阻尼器构成，此可调阻尼器在其力产生方面非常相似于被动悬架中阻尼器，但其阻尼系数是依照车身质量垂直加速度、簧载质量与非簧载质量相对位移等反馈信