基于SIMULINK PID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真
摘要： 主动悬架能够根据路面激励主动及时调整和产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优减振状态，以达到改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性的目的。本文主要对主动悬架的控制策略进行了研究，并建立了路面模型，以路面位移作为输入激励，建立了1/4车辆二自由度主动悬架动力学模型，结合现代控制理论，建立了状态空间方程，研究了主动悬架的PID控制，利用MATLAB/SIMULINK对PID控制作用下的主动悬架的模型进行了仿真研究，通过悬架系统的三个性能指标实验结果分析，得出了PID主动控制策略的有效性。
关键词：主动悬架；SIMULINK；PID控制策略
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Abstract： The active suspension is able to adjust and produce controlling force according to road conditions. So it can restrict vehicle vibration and improve the performance of suspension and achieve the purpo of improving ride comfort and handling stability simultaneously. The paper focus on studying the control strategy of the active suspension. 土豆炖牛肉的家常做法And the road model was made. It took the displacement as the road input signals and built 2-DOF dynamics model of 1/4 vehicle and State-Space Equations collectin
g modern control theory bad on active suspension. It made rearch on PID control theory and designed the reciprocal controller. It took u of MATLAB/SIMULINK and analyzed the control category active suspension. The experiment results which estimate active suspension character validated the advantage of the active suspension.
回溯历史Key words： Active suspension；SIMULINK；PID control strategy
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0前言
随着科学技术的迅速发展，汽车已普及至世界各个角落，然而人们并不满足于汽车的基本性能，而是对汽车的舒适性及操纵稳定性提出了更高的要求。因此，如何让汽车更加舒适、安全地行驶，是汽车研究人员未来的重要工作之一[1]。
你是我的英雄悬架系统是车辆的重要组成部分，其动态性能的优劣直接决定着车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性。被动悬架只能对特定的激励产生最优响应，不能主动适应路面激励的实时变化。在很大程度上制约了车辆性能的提高。自20世纪70年代以来，随着电液控制技术、计算机技术及传感器电、液元器件制造技术的发展，出现了能够根据汽车行驶的路
面、工况和载荷等来自动调节自身工作状态的主动悬架。因主动悬架可使汽车的平顺性和操纵稳定性达到最佳控制状态，使得汽车主动悬架技术成为当今各大汽车公司和生产厂家研究的重点问题之一。由于我国对这方面的研究起步比较晚，而主动悬架的普遍使用是一个历史的潮流，因此对于主动悬架控制器的理论研究有一定的现实意义和实用价值。
1悬架系统
1.1概述
悬架系统是汽车车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，作用是缓和或消除路面对于车身产生的冲击力及受到冲击后迅速衰减车身的振动。现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减震器和导向机构三大主要部分组成。
由于传统的被动悬架系统的刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的，在汽车行驶过程中其性能是不变的，使汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性受到了很大的影响。随着人们对车辆平顺性和操纵稳定性方面的性能要求不断提高，传统的悬架系统已经不能满足人们的
灶台朝向要求。产生于20世纪50年代的主动悬架概念阐述了一种行驶在不同的道路条件下而具有不同的弹簧刚度和减震器阻尼的悬架。这种悬架能够大大改善车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性，在提高车辆平顺性和操纵的稳定性方面有着不可估量的作用。
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随着汽车电控技术的普及和应用，能适应变化的行驶工况的主动悬架系统的出现，在一定程度上解决汽车乘坐舒适性与操纵安全性之间矛盾，代表了悬架系统发展的方向。目前主动悬架根据控制方式，可分为半主动悬架、慢主动悬架和全主动悬架。主动悬架的研究主要集中在控制策略和执行器的研发两个方面[2]。
1.2国内外发展现状
1954年美国GM汽车公司首次提出了主动悬架的概念。鉴于主动悬架在理论和试验中的优良表现，世界各国的汽车公司都将其作为重要的研究目标之一。1955年法国Citroen汽车公司研制出一种液压——空气悬架系统，可以使汽车具有较好的行驶平顺性和乘坐舒适性，但由于制造工序过于复杂，最终未能得到普及。1973年，D.A.Crosb和D.C.Karnopp首先提出了半主动悬架的概念。与全主动悬架相比，半主动悬架的结构简单、造价较低，在商业应用上早于主动悬架。目前半主动悬架分为刚度可调式和阻尼可调式两种。刚度可调式
半主动悬架可提高汽车行驶的路面友好性，减轻汽车对道路的损伤程度。福特汽车公司的Continental Mark Ⅶ 车型和丰田公司的LEXSUS（LS400）车型均成功应用了弹簧刚度有极可调的半主动空气悬架。现如今关于阻尼可调式的的半主动悬架研究课题较多，其比较新的技术是采用黏度连续可调的电流变或磁流变液体作为减震液，通过外加电场或磁场实现阻尼无级调节。德尔福公司生产的磁流变减震器已应用于雪弗兰Corvette、凯迪拉克STS旅行车等多种车型上。1982年美国LOTUS汽车公司研制出有源主动悬架系统，瑞典VOVOL汽车公司在其车上安装了实验性的LOTUS主动悬架系统。1986年日本TOYOTA汽车公司研发了能分别对阻尼和刚度进行三级调节的空气悬架，1989年TOYOTA装置了真正意义上的主动油气悬架系统姜子牙为什么没有封神[2]。现在世界越来越多的汽车厂商在中高端汽车上装备有主动悬架，如德国Audi Q7和保时捷Cayenne装备的空气悬架系统，美国Cadillac XTS装备的MRC主动电磁感应悬挂系统等[3]。
