1、1自适应半主动悬架系统控制策略摘要：建立了一种自适应半主动悬架的控制策略，能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性.首先建立集成了考虑悬架限位的阻尼连续变化（CVD）天棚控制算法的整车模型，并在不同路面和车速下进行仿真分析，建立由悬架动行程均方值估计路面不平度等级的方法；其次，提出一种考虑路面不平度等级的自适应型半主动悬架控制策略；然后采用遗传算法对不同工况下的控制参数进行离线优化；最后将优化后的控制参数用于在线控制，并与传统的被动悬架以及天棚控制的半主动悬架进行对比分析.仿真结果表明：汽车在复杂工况行驶时能有效识别路况信息并进行控制模式切换；在 Comfort 模式时能有效提高汽车平顺性；在
2、Sport模式时能有效提高汽车的行驶稳定性；在 Safe 模式时能有效提高汽车行驶安全性. 关键词：半主动悬架；路面不平度等级；路面辨识；工况自适应算法；遗传算法 中图分类号：U4611 文献标识码：A 现代汽车正朝着安全、舒适、节能、环保、智能化的方向发展，人们对汽车的舒适性和整体品质的追求日益提升，半主动悬架能很好地兼顾舒适性、操纵稳定性，且辅助能量需求小，是当前关注的热点，国内外学者对半主动悬架的控制策略做了较多研究，其中基于天棚阻尼原理的半主动控制简单有效，易于实现，具有一定优势1-3.目前的天2棚阻尼控制算法主要有“ONOFF”和“CVD”两种模式. 文献4在频域分析了 SkyHoo
3、k，ADD，Mixed SHADD 几种“ONOFF”控制算法，并得出在系统高频区和低频区，SHADD 算法都能有效衰减振动.文献5在 SHADD 算法基础上提出了一种单个传感器控制策略，它兼顾了控制效果与成本，能有效减振（虽然没有 SHADD 算法效果好） ，而且可以节省 4 个传感器，大幅度节省了控制成本.Daniel 和Douglas 在文献6中提出了连续阻尼控制天棚算法，并把“ONOFF”和“CVD”两种控制模式进行比较，得出后者能更好地提高汽车的行驶平顺性，但是并没有对控制系统进行鲁棒分析或自适应优化，当汽车在复杂工况下运行时，不能很好地表现出其性能.Kim 和 Lee 在文献7中提
4、出了将减振器分为 Comfort，Auto 以及 Sport 3 个模式，以满足不同车主在不同行驶工况下的不同要求，目前很多高档车都采用了这一思路. 以上各种算法都采用单一的控制参数，但汽车行驶的工况复杂，很难找到一组能满足所有工况的控制参数.本文首先用悬架动行程均方值大致估计了路面不平度等级；其次提出一种基于路面辨识的自适应型半主动悬架控制策略；然后采用遗传算法对不同工况时的控制参数进行离线优化；最后将优化后的参数用于在线系统. 由表 5，表 6 可以看出，车辆在好路中低速行驶以及较差路面上低速行驶时，自适应 CVD 能牺牲一部分操纵稳定性来减小车身的振动；而在好路以及较差路面高速行驶时，自
5、适应 CVD 能牺牲一部分平顺性来提高车辆的操纵稳定性；同时在很差路面上行驶时，自适应 CVD 能很好地保证安全性.简而言之，相对传统 CVD、被动悬架，自适应 CVD 具有以下优3势：1）当车速较低车辆操纵稳定性较好时，能有效提高汽车的舒适性；2）当车速较高汽车操纵稳定性较差时，能有效提高系统的操纵稳定性；3）在 很差路面上行驶时，能在保证行车安全的基础上提高舒适性. 值得指出的是表 5 中加星号的部分，它表明传统 CVD 悬架在差路上行驶以及以较高车速行驶于较差路面上时，其车轮动载不满足约束条件式（10） ，此时车轮的抓地能力会很差，导致安全性变差.而且此时悬架动行程过大，会经常撞击限位块
6、，导致舒适性变差，这一点表 6 中并没表现出来，主要是因为此时，传统 CVD 悬架已有一定概率撞击限位块，导致其加速度响应局部峰值很大，而其均方根值并未增加多少，但这时局部的冲击感带来的平顺性恶化会比均方根值更多.换句话说，这时加速度均方根值并不能很好地评价平顺性. 此外，为了评价自适应 CVD 系统的低频响应特性，以及 CVD 控制算法对由路面不平引起的俯仰侧倾的控制效果.定义如下工况，车速 36 km/h，车辆左侧通过图 5 所示的凹坑，这样车辆的俯仰，侧倾，垂向运动都能很好地表现出来.车辆的侧倾角加速度、俯仰角加速度和垂向加速度仿真结果如图 68 所示.通过比较可以得出，自适应半主动控制
7、相对被动最优悬架，低频响应有了明显的改善. 5 结论 在 Simulink 中建立了考虑悬架限位的带 CVD 控制算法的 7 自由度整车模型，并利用 Matlab 中的遗传算法工具箱对模型中的参数进行离线优化，得到 3 组不同的控制系统反馈参数，对应这 3 组参数将控制系统分4为 Comfort，Sport，Safe 3 个控制模式 对不同路面输入悬架系统的响应进行了批量仿真，得到了一种路面不平度等级的识别方法，并设计了一种路面与车速自适应的半主动减振器控制逻辑 仿真结果表明本文的控制方案能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性，自动调整控制参数，提高了汽车对复杂行驶工况的适应能力，可以提高汽车
8、的整体品质. 参考文献 1CAO D P， SONG X B， AHMADIAN M. Editors perspectives： road vehicle suspension design， dynamics， and control J. Vehicle System Dynamics， 2011，49（1/2）：3-28. 2PAZOOKI A， RAKHEJA S， CAO D P. Modeling and validation of offroad vehicle ride dynamics J. Mechanical Systems and Signal Processing，
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