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第 27 卷第 4 期机械设计 Vol. 27 No. 4
2 0 1 0 年 4 月 JOURNAL OF MACHINE DESIGN Apr. 2010
汽车磁流变半主动悬架反步自适应控制研究*
吴忠强,邝钰
燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛 066004
摘要针对 1 /2 车 4 自由度汽车震动模型和磁流变阻尼器力学简化模型,提出了汽车半主动悬架系统的自适应
Backstepping 控制器设计方法。该方法所设计的控制器能自动调节控制器参数,以适应汽车悬架系统中某些参数在一定
范围内的变化。仿真结果表明,与被动悬架相比,所设计的控制器不仅增加了悬架系统的快速稳定性,而且汽车的平顺
性也得到了明显改善。
关键词磁流变液半主动悬架反步自适应
中图分类号U463. 33 文献标识码A 文章编号1001 - 2354201004 - 0025 - 04
悬架是汽车的主要减震装置,在汽车悬架系统中法所设计的半主动悬架控制器,即保证了汽车悬架系
引入控制能够有效改善汽车的乘坐舒适性。具有控制统的快速稳定性,而且汽车的乘坐舒适性和平顺性也
功能的悬架系统主要有主动悬架和半主动悬架,主动得到了明显改善。
悬架在理论上可以获得最佳减震效果,但需要较高耗
能,且存在结构复杂、成本高等缺点。半主动悬架属于 1 系统模型与动力学分析
无源智能悬架,只需调节悬架的刚度或者阻尼系数,即
可实现降低车体震动幅值,以达到改善汽车乘坐舒适磁流变液 MRF 是将微米尺寸的磁极化颗粒分
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性的目的 1 。和主动悬架相比,半主动悬架的性价比散溶于绝缘载液中形成的特定非胶性悬浮液体。其动
更高,因而也具有更加广阔的发展前景。目前半主动态屈服应力随磁场强度增加而递增,在强磁场作用下
悬架研究领域的一类热点问题就是电流变 ER 阻尼甚至会出现固态,当外加磁场去除时,MRF 又将恢复
[ ] []
器 2 - 4 和磁流变 MR 阻尼器在悬架系统中的应用。其流动状态,表现出了可控的流变性能 5 。以 MRF 为
与电流变阻尼器相比,磁流变阻尼器具有响应频率高、工作介质的磁流变阻尼器可实现阻尼的连续调节。文
阻尼变化明显、工作电压低、耗能少、调节装置结构简献[6]和文献[8]中,工作在混合模式下的磁流变液阻
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单、成本低等特点 5 ,从而倍受汽车生产商的青睐。尼器所提供的阻尼力由粘滞阻尼力和库仑阻尼力两部
年月美国通用汽车公司首次亮相的凯迪拉克分组成,其中粘滞阻尼力可通过活塞运动速度确
2003 1 vrel
SRX 豪华多功能车率先使用了由 Dehpi 公司生产的电定,而库仑阻尼力是励磁电流 I 的函数,通过改变输入
子控制磁流变实时控制装置,据称这是当时世界上反电流 I 的大小就能达到控制库仑阻尼力的大小,从而
映最快的悬架控制系统。实现汽车悬架的半主动控制。该阻尼器所提供的阻尼
磁流变半主动悬架在带来优越性能的同时,也由力可以表示为
于系统存在的非线性及不确定性而造成控制上的困
Fd = ce vrel + FMR sgn vrel 1
难。对半主动悬架控制策略的研究中,文献[3]提出粘滞阻尼系数为
, [ ] , 2
了滑模变结构控制文献 4 提出了鲁棒控制文献