【文章內容簡介】 電源電路、執(zhí)行器驅動電路及監(jiān)控電路等組成。通過從傳感器接收汽車行駛狀態(tài)下的各種信號，如速度、加速度、高度信號等，按照控制器內預先編好的控制語句通過執(zhí)行機構（步進電機、電磁閥等）對減震器的阻尼力、彈簧剛度等進行控制，從而改善汽車行駛穩(wěn)定性?？刂破鞣娇驁D參見圖1218。圖1218 懸架系統(tǒng)控制器方框圖懸架系統(tǒng)控制裝置內部所用電源和供各種傳感器的電源均由穩(wěn)壓電源提供，其控制功能主要包括：（1）傳感器信號放大 用接口電路將輸入信號（如傳感器信號、開關信號）中的干擾信號除去，然后放大、變換極值、比較極值，變換為適合輸入控制裝置的信號。（2）輸入信號的計算 電子控制裝置根據預先寫入只讀存儲器ROM中的程序對各輸入信號進行計算，并將計算結果與內存的數據進行比較后，向執(zhí)行機構（電機、電磁閥、繼電器等）發(fā)出控制信號。輸入控制裝置的信號除了開/關信號外還有電壓值時，還應進行A/D變換。（3）驅動執(zhí)行機構 控制裝置用輸出驅動電路將輸出驅動信號放大，然后輸送到各執(zhí)行機構，以實現對汽車懸架參數的控制。（4）故障檢測 電子控制裝置用故障檢測電路來檢測傳感器、執(zhí)行器、線路等的故障。當發(fā)生故障時，將信號送入控制裝置，目的在于即使發(fā)生故障，也應使懸架系統(tǒng)安全工作，另外，在修理故障時容易確定故障所在位置?？刂屏鞒虉D：預先將電子控制裝置的控制程序寫入制度內存ROM，懸架控制過程中，按控制程序規(guī)定的順序進行計算、分析、比較。系統(tǒng)啟動后，首先對控制裝置內部存儲器RAM、執(zhí)行機構進行初始化，然后，讀取各種傳感器輸入信號和各種開關信號，根據駕駛員所選擇的系統(tǒng)控制模式，對輸入信號進行計算、分析，并發(fā)出控制信號進行汽車行駛控制，然后再讀取各種輸入信號，如此往復循環(huán)。電子控制裝置對信號的處理速度快于汽車的運動，以微秒級數進行1次運算，所以，按照以上順序進行處理，在控制上不應存在問題。一些復雜的系統(tǒng)為便于故障檢測和修理，控制裝置中還具有自診功能。表121為自診功能實例，使用特殊的開關進行操作，使系統(tǒng)進入自診模式，依次將傳感器信號輸入，將結果顯示在指示器上，據此即可發(fā)現傳感器、開關、配線、連接器等是否異常。表121控制器自診顯示表示內容（選擇開關）“AUTO”*******“S”****“M”****“H”****診斷部位車速傳感器轉角傳感器ECCS燃油脈沖制動開關WT（空擋及離合器開關）AT（阻化劑及駐車、制動開關）選擇開關路面超聲波傳感器 阻尼可調減振器減振器工作的基本原理是利用阻尼消耗振動過程中產生的能量．汽車減振器是利用小孔節(jié)流的流體阻尼技術來實現懸架系統(tǒng)的減振特性，稱為液力減振。阻尼可調減震器一般用于半主動懸架中。圖1219為一阻尼可調減震器結構圖。阻尼力的變換通過轉子閥轉動來實現，轉子閥由裝在減振器內的電機驅動，轉子閥可按三個階段變換減振器內節(jié)流口的面積，從而控制減振器阻尼力為三種不同狀態(tài)：軟、中、硬。圖 1219 阻尼可調減振器結構圖阻尼器控制力控制項目如表122所示。表122 阻尼器控制力項目控制目的檢測條件使用傳感器阻尼力工況車速轉向角加減速度制動路面前減振器/后減振器橫搖急轉向時減少橫搖超過規(guī)定轉向速度○○硬/硬縱搖減少制動時的點頭和來回搖蕩制動時點頭超過規(guī)定值時○○硬/硬加減速時減少點頭和后蹲發(fā)動機扭矩變化超過規(guī)定值○○中/中上下搖動超過突起時減少振動當發(fā)生車高劇烈變化時○○中/中在搓板路上減少振動當發(fā)生周期性車高變化時○○中/中貼地性在惡劣路面上行駛時提高接地性車高變化為惡劣路面行駛特性時○○中/中其它高速直線行駛性能、提高操縱穩(wěn)定性高速時（車速超過規(guī)定值）○中/軟停車時來回搖擺、防止上下車時車身搖動停車時（車速低于規(guī)定值）○硬/硬一般行駛情況下，四個車輪減振器均處于“軟”工況，當車輪突然出現反跳時，系統(tǒng)就會立即將前減振器狀態(tài)調至“硬”工況，后減振器調至“中”工況，這種自動調節(jié)過程不超過半秒鐘，所有減振器若恢復到原狀態(tài)也僅需要5s。圖1220a為凌志LS400半主動懸架減振器阻力可調的原理圖。減振器回轉閥上有三個油孔，活塞桿上有兩個通孔，從而可以在大、中、小三檔之間轉換衰減力。當選阻力小檔時，回轉閥上的A、C油孔關閉，僅靠單項閥起衰減作用。阻尼力調節(jié)特性曲線如圖1220b所示。圖1220 凌志LS400懸架系統(tǒng)可調阻尼力減振器 驅動裝置懸架控制執(zhí)行器安裝在彈簧和減振器的上方，用于驅動減振器的阻尼調節(jié)桿和氣壓缸的氣閥控制桿，從而改變減振器的阻尼力和懸架彈簧剛度。懸架剛度、阻尼調節(jié)桿驅動裝置多采用直流電動機或步進電機，圖1221是采用直流電動機的懸架參數調節(jié)驅動裝置。圖1221 懸架參數調節(jié)的驅動裝置1－限位開關 2－托架 3－齒圈 4－行星齒輪 5－蝸輪6－直流電機 7－蝸桿 8－齒輪軸 9－太陽輪電動機經過蝸輪、蝸桿、行星齒輪傳動驅動調節(jié)桿，限位開關可在阻斷電動機電路的同時，對電動機實行電氣制動，使電動機立即停止回轉。有的執(zhí)行器采用步進電機進行驅動，圖1222為步進電機的結構。步進電機由轉子、定子和電磁線圈組成，通過對兩個電磁線圈通以脈動電流，在定子上產生電磁力，從而使永久磁鐵組成的轉子轉動，176。，改變脈動電流的施加順序，電機也可以逆轉。步進電機為非接觸型電機，根據脈動電流的施加方式，可以自由控制轉子的旋轉速度和停止位置。圖1222 步進電機的結構7－轉子 5－線圈A 9－線圈B 8－定子 電控懸架系統(tǒng)的控制方法電控懸架系統(tǒng)最終控制目的是對汽車懸架的彈簧剛度和阻尼系數進行調節(jié)，從而提高汽車的乘坐舒適性、行駛平順性和操縱穩(wěn)定性?？刂品椒ㄓ卸喾N，如自適應控制、最有控制、模糊控制等。在實際控制策略的選擇中，受到多種因素的影響，如汽車結構、造價、實時控制性等。在這里選擇三種具有代表性的控制方法加以介紹。1. 自適應控制這種控制算法的原理是當外界激勵條件和汽車自身參數狀態(tài)發(fā)生變化時，被動汽車的振動輸出仍能跟蹤所選定的理想參考模型，通過跟蹤一個預先定義的參考模型，獲得任何非線性時變懸架模型的最優(yōu)性能，這種性能依賴于包含前饋控制器和輔助控制器參數的自適應控制規(guī)則實現。把非線性“滑模”控制規(guī)則應用于電液懸架系統(tǒng)，控制器依賴精確的懸架系統(tǒng)模型，采用自適應控制的車輛懸架阻尼減振系統(tǒng)改善汽車的行駛性能，這種控制方法在德國大眾汽車公司的底盤上已經得到了應用。自適應控制的基本出發(fā)點是根據系統(tǒng)當前輸入的相關信息，從預先計算并存儲的參數中選取當前最合適的控制參數。其設計的關鍵在于能準確、可靠地反映輸入變化的參考變量。只要參數選擇適當，控制器即可快速、方便地改變控制參數，以適應當前輸入的變化。2. 最優(yōu)控制方法應用于汽車懸架控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制方法可分為線性最優(yōu)控制、最優(yōu)控制和最優(yōu)預見控制三種。線性最優(yōu)控制是建立在系統(tǒng)模型較為理想的基礎上，采用受控對象的狀態(tài)響應與控制輸入的加權二次型作為性能指針，同時保證受控系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性條件下實現最優(yōu)控制。控制是設計控制器在保證死循環(huán)系統(tǒng)各回路穩(wěn)定的條件下，使相對于噪聲干擾的輸出取極小的一種最優(yōu)控制方法。為了仿真由于車身質量、輪胎剛度、減振器阻尼系數以及車輛結構高頻柔度模態(tài)等變化不確定的誤差，應用控制方法可實現汽車懸架振動控制具有較強的魯棒性。最優(yōu)預見控制是利用汽車車輪的擾動信息預估路面的干擾輸入，其策略就是把所測量的狀態(tài)變量回饋給前、后控制器實施最優(yōu)控制。這種預見控制的方法，可以彌補因系統(tǒng)響應速度不足所帶來的缺陷而提高控制性能，降低系統(tǒng)控制能量峰值和控制能量消耗量。3. 模糊控制模糊控制是近年來迅速發(fā)展起來的新型控制方法，其最大特點是允許控制對象沒有精確的數學模型，使用語言變量代替數字變量，在控制過程中包含有大量人的控制經驗和知識，與人的智能行為相似。 自90年代以來，模糊控制方法被應用在汽車懸架系統(tǒng)中。日本德島大學芳襯敏夫教授把模糊理論應用于汽車懸架半主動和主動控制系統(tǒng)，采用模糊推理分別構成半主動和主動控制規(guī)則，進行計算機模擬分析來控制車身的垂直振動和俯仰振動，其結果證實了采用模糊控制方法的有效性。多年來，國內外汽車工程界的專家和學者對主動/半主動懸架的控制策略進行了大量的研究，下表列舉了一些較為成功的控制方法。表123 控制算法列舉時間研究者控制方法控制算法特點或效果1975年Margolis 開關控制 減少了簧載質量的加速度1979年Hrovat等 開關控制 效果接近最優(yōu)1988年章一鳴等 最優(yōu)控制 統(tǒng)計意義上的最優(yōu)，控制律離線得出1997年周曉文等 最優(yōu)控制 采用了Karnopp的天棚阻尼控制模型1984年Alexandridis LQG控制 減少了所需傳感器1985年Choek等 模型跟隨 建立在線性控制技術的基礎上1991年賈小平等 非線性回饋 使開/關半主動懸架質量改善1994年Park 內?？刂啤?994年Moran等 神經網絡—1998年陳無畏等 神經網絡自適應 兩個神經網絡,一個用于在線辨識另一個用于控制1994年A S Cherry等 模糊控制 可通過細分模糊規(guī)則改進1994年Yi等 預估控制 對網絡進行訓練可產生最優(yōu)控制律1995年Rajamani 非線性自適應控制 對懸架參數進行離線辨識1996年L Jezequel 最優(yōu)預見控制 預見時間的選擇對控制效果的影響大1998年韓波等 最優(yōu)自適應 用統(tǒng)計分析的方法2002年陳龍等 自適應模糊 具有良好的魯棒性汽車電控懸架要實現的功能主要有：（1）車速路面感應控制 這種控制方式主要是隨著車速和路面的變化改變懸架的剛度和阻尼，使之處于“軟”或“硬”狀態(tài)，“硬”狀態(tài)有時又稱為“運動（SPORT）”狀態(tài)，每一種狀態(tài)中又按剛度和阻尼的大小依次有低、中、高三種狀態(tài)?！败洝蹦Ｊ街?，懸架經常處于低剛度和低阻尼狀態(tài)，而在硬模式中，懸架經常保持在“中”狀態(tài)，按照不同的控制模式，懸架由微機控制在三中狀態(tài)之間根據車速和路面的變化情況自動的調節(jié)懸架剛度和阻尼，使車身振動保持在最佳狀態(tài)。在這種控制方式中包括三種功能，即：高速感應控制，前后車輪關聯感應控制，壞路面感應控制?？刂频倪壿嬕姳?24所示。1）高速感應控制 當車速超過110km/h時，控制裝置根據車速傳感器的信號，經過分析計算后發(fā)出控制信號以改變懸架參數。如果駕駛員選擇的是軟模式，則懸架的剛度阻尼自動從低狀態(tài)進入中狀態(tài)；如果選擇的是運動模式，則懸架仍穩(wěn)定在中狀態(tài)不變。當車速降低后，懸架又回到所選擇模式通常保持的狀態(tài)。2）前后車輪關聯感應控制 車輪遇到單個障礙時，相應降低懸架的剛度和阻尼，可以降低車身受到的沖擊和振動。汽車以30～80km/h的速度行駛時，如果前輪遇到障礙，安裝在汽車前部的車身高度傳感器將脈沖信號送給控制裝置，控制裝置經過分析和計算后發(fā)出控制信號，改變懸架參數。如果駕駛員選擇的是軟模式，則后輪懸架保持在低狀態(tài)；如果選擇的是運動模式，則后輪懸架從中狀態(tài)進入低狀態(tài)。當后輪越過障礙后，懸架又回到所選擇模式通常保持的狀態(tài)。但是當車速很高時，若懸架太軟則在車輪遇到沖擊時汽車容易失去穩(wěn)定性，所以當車速超過80km/h以后，無論選擇是何種模式，懸架都保持在中狀態(tài)不變。3）壞路面感應控制 當汽車突然進入壞路面行駛時，為了抑制猛然產生的車身縱向角振動，應該加大懸架剛度和阻尼。汽車以40～100km/h的速度突然駛上壞路面時?？刂蒲b置分析計算車速傳感器和車高傳感器的信號并發(fā)出控制信號，如果駕駛員選擇的是軟模式，則懸架從低狀態(tài)進入中狀態(tài)；如果選擇的是運動模式，則懸架保持中狀態(tài)不變。當汽車以100km/h以上的速度行駛在壞路面時，如果駕駛員選擇的是軟模式，則懸架從中狀態(tài)進入高狀態(tài)；如果選擇的是運動模式，則懸架從中狀態(tài)進入高狀態(tài)。表124 車身路面感應控制邏輯功 能工 況懸架的剛度和阻尼軟模式硬模式低 中 高低 中 高高速感應車速≥110km/h○→○○前后車輪關聯感應30km/h≤車速≤80km/h，○○→○壞路面感應40km/h≤車速≤100km/h，○→○○車速＞100km/h，○→○→○○→○（2）車身姿勢控制 在車速和轉向急劇變化時，會造成車身姿勢的急劇變化，既破壞了汽車的乘坐舒適性，又容易使汽車失去穩(wěn)定性。所以隨著車速和轉向的急劇變化，應對車身姿勢實施控制，實現三種控制功能：轉向時車身側傾控制，制動時車身點頭控制，起步時車身俯仰控制。車身姿勢控制邏輯見表125所示。1）抑制轉向時的車身側傾 在急速轉向的情況下，應加大懸架的剛度和阻尼，以減小車身的側傾。當駕駛員猛打轉向盤時，安裝在轉向柱上的轉角傳感器把轉向盤的轉角及其變化速度輸送給控制裝置，控制裝置經過對輸入信號的分析計算后發(fā)出控制信號，如果此時懸架處于軟模式，懸架則從中狀態(tài)或低狀態(tài)直接進入高狀態(tài)；如果懸架處于運動模式，懸架則從中狀態(tài)進入高狀態(tài)。2）抑制制動時車身點頭 在緊急制動時，應該增加懸架的剛度和阻尼，以減小車身的點頭現象。當車速大于60km/h制動時猛踩制動踏板，車速傳感器發(fā)出的制動信號和制動開關發(fā)出的階躍信號輸送給控制裝置，控制裝置經過對