【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電源電路、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)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(hào)，如速度、加速度、高度信號(hào)等，按照控制器內(nèi)預(yù)先編好的控制語(yǔ)句通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)（步進(jìn)電機(jī)、電磁閥等）對(duì)減震器的阻尼力、彈簧剛度等進(jìn)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(nèi)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(hào)放大 用接口電路將輸入信號(hào)（如傳感器信號(hào)、開關(guān)信號(hào)）中的干擾信號(hào)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(hào)。（2）輸入信號(hào)的計(jì)算 電子控制裝置根據(jù)預(yù)先寫入只讀存儲(chǔ)器ROM中的程序?qū)Ω鬏斎胄盘?hào)進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與內(nèi)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電機(jī)、電磁閥、繼電器等）發(fā)出控制信號(hào)。輸入控制裝置的信號(hào)除了開/關(guān)信號(hào)外還有電壓值時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行A/D變換。（3）驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制裝置用輸出驅(qū)動(dòng)電路將輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大，然后輸送到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車懸架參數(shù)的控制。（4）故障檢測(cè) 電子控制裝置用故障檢測(cè)電路來檢測(cè)傳感器、執(zhí)行器、線路等的故障。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，將信號(hào)送入控制裝置，目的在于即使發(fā)生故障，也應(yīng)使懸架系統(tǒng)安全工作，另外，在修理故障時(shí)容易確定故障所在位置?？刂屏鞒虉D：預(yù)先將電子控制裝置的控制程序?qū)懭胫贫葍?nèi)存ROM，懸架控制過程中，按控制程序規(guī)定的順序進(jìn)行計(jì)算、分析、比較。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先對(duì)控制裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器RAM、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行初始化，然后，讀取各種傳感器輸入信號(hào)和各種開關(guān)信號(hào)，根據(jù)駕駛員所選擇的系統(tǒng)控制模式，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析，并發(fā)出控制信號(hào)進(jìn)行汽車行駛控制，然后再讀取各種輸入信號(hào)，如此往復(fù)循環(huán)。電子控制裝置對(duì)信號(hào)的處理速度快于汽車的運(yùn)動(dòng)，以微秒級(jí)數(shù)進(jìn)行1次運(yùn)算，所以，按照以上順序進(jìn)行處理，在控制上不應(yīng)存在問題。一些復(fù)雜的系統(tǒng)為便于故障檢測(cè)和修理，控制裝置中還具有自診功能。表121為自診功能實(shí)例，使用特殊的開關(guān)進(jìn)行操作，使系統(tǒng)進(jìn)入自診模式，依次將傳感器信號(hào)輸入，將結(jié)果顯示在指示器上，據(jù)此即可發(fā)現(xiàn)傳感器、開關(guān)、配線、連接器等是否異常。表121控制器自診顯示表示內(nèi)容（選擇開關(guān)）“AUTO”*******“S”****“M”****“H”****診斷部位車速傳感器轉(zhuǎn)角傳感器ECCS燃油脈沖制動(dòng)開關(guān)WT（空擋及離合器開關(guān)）AT（阻化劑及駐車、制動(dòng)開關(guān)）選擇開關(guān)路面超聲波傳感器 阻尼可調(diào)減振器減振器工作的基本原理是利用阻尼消耗振動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量．汽車減振器是利用小孔節(jié)流的流體阻尼技術(shù)來實(shí)現(xiàn)懸架系統(tǒng)的減振特性，稱為液力減振。阻尼可調(diào)減震器一般用于半主動(dòng)懸架中。圖1219為一阻尼可調(diào)減震器結(jié)構(gòu)圖。阻尼力的變換通過轉(zhuǎn)子閥轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子閥由裝在減振器內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)子閥可按三個(gè)階段變換減振器內(nèi)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(diào)減振器結(jié)構(gòu)圖阻尼器控制力控制項(xiàng)目如表122所示。表122 阻尼器控制力項(xiàng)目控制目的檢測(cè)條件使用傳感器阻尼力工況車速轉(zhuǎn)向角加減速度制動(dòng)路面前減振器/后減振器橫搖急轉(zhuǎn)向時(shí)減少橫搖超過規(guī)定轉(zhuǎn)向速度○○硬/硬縱搖減少制動(dòng)時(shí)的點(diǎn)頭和來回?fù)u蕩制動(dòng)時(shí)點(diǎn)頭超過規(guī)定值時(shí)○○硬/硬加減速時(shí)減少點(diǎn)頭和后蹲發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩變化超過規(guī)定值○○中/中上下?lián)u動(dòng)超過突起時(shí)減少振動(dòng)當(dāng)發(fā)生車高劇烈變化時(shí)○○中/中在搓板路上減少振動(dòng)當(dāng)發(fā)生周期性車高變化時(shí)○○中/中貼地性在惡劣路面上行駛時(shí)提高接地性車高變化為惡劣路面行駛特性時(shí)○○中/中其它高速直線行駛性能、提高操縱穩(wěn)定性高速時(shí)（車速超過規(guī)定值）○中/軟停車時(shí)來回?fù)u擺、防止上下車時(shí)車身?yè)u動(dòng)停車時(shí)（車速低于規(guī)定值）○硬/硬一般行駛情況下，四個(gè)車輪減振器均處于“軟”工況，當(dāng)車輪突然出現(xiàn)反跳時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)立即將前減振器狀態(tài)調(diào)至“硬”工況，后減振器調(diào)至“中”工況，這種自動(dòng)調(diào)節(jié)過程不超過半秒鐘，所有減振器若恢復(fù)到原狀態(tài)也僅需要5s。圖1220a為凌志LS400半主動(dòng)懸架減振器阻力可調(diào)的原理圖。減振器回轉(zhuǎn)閥上有三個(gè)油孔，活塞桿上有兩個(gè)通孔，從而可以在大、中、小三檔之間轉(zhuǎn)換衰減力。當(dāng)選阻力小檔時(shí)，回轉(zhuǎn)閥上的A、C油孔關(guān)閉，僅靠單項(xiàng)閥起衰減作用。阻尼力調(diào)節(jié)特性曲線如圖1220b所示。圖1220 凌志LS400懸架系統(tǒng)可調(diào)阻尼力減振器 驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)減振器的阻尼調(diào)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(diào)節(jié)桿驅(qū)動(dòng)裝置多采用直流電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，圖1221是采用直流電動(dòng)機(jī)的懸架參數(shù)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。圖1221 懸架參數(shù)調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置1－限位開關(guān) 2－托架 3－齒圈 4－行星齒輪 5－蝸輪6－直流電機(jī) 7－蝸桿 8－齒輪軸 9－太陽(yáng)輪電動(dòng)機(jī)經(jīng)過蝸輪、蝸桿、行星齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)桿，限位開關(guān)可在阻斷電動(dòng)機(jī)電路的同時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行電氣制動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)立即停止回轉(zhuǎn)。有的執(zhí)行器采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，圖1222為步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子和電磁線圈組成，通過對(duì)兩個(gè)電磁線圈通以脈動(dòng)電流，在定子上產(chǎn)生電磁力，從而使永久磁鐵組成的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，176。，改變脈動(dòng)電流的施加順序，電機(jī)也可以逆轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)為非接觸型電機(jī)，根據(jù)脈動(dòng)電流的施加方式，可以自由控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和停止位置。圖1222 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)7－轉(zhuǎn)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(duì)汽車懸架的彈簧剛度和阻尼系數(shù)進(jìn)行調(diào)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。控制方法有多種，如自適應(yīng)控制、最有控制、模糊控制等。在實(shí)際控制策略的選擇中，受到多種因素的影響，如汽車結(jié)構(gòu)、造價(jià)、實(shí)時(shí)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(yīng)控制這種控制算法的原理是當(dāng)外界激勵(lì)條件和汽車自身參數(shù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，被動(dòng)汽車的振動(dòng)輸出仍能跟蹤所選定的理想?yún)⒖寄Ｐ停ㄟ^跟蹤一個(gè)預(yù)先定義的參考模型，獲得任何非線性時(shí)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(shù)的自適應(yīng)控制規(guī)則實(shí)現(xiàn)。把非線性“滑?！笨刂埔?guī)則應(yīng)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(yīng)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(guó)大眾汽車公司的底盤上已經(jīng)得到了應(yīng)用。自適應(yīng)控制的基本出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前輸入的相關(guān)信息，從預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)的參數(shù)中選取當(dāng)前最合適的控制參數(shù)。其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于能準(zhǔn)確、可靠地反映輸入變化的參考變量。只要參數(shù)選擇適當(dāng)，控制器即可快速、方便地改變控制參數(shù)，以適應(yīng)當(dāng)前輸入的變化。2. 最優(yōu)控制方法應(yīng)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(yù)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(chǔ)上，采用受控對(duì)象的狀態(tài)響應(yīng)與控制輸入的加權(quán)二次型作為性能指針，同時(shí)保證受控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。控制是設(shè)計(jì)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(duì)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(zhì)量、輪胎剛度、減振器阻尼系數(shù)以及車輛結(jié)構(gòu)高頻柔度模態(tài)等變化不確定的誤差，應(yīng)用控制方法可實(shí)現(xiàn)汽車懸架振動(dòng)控制具有較強(qiáng)的魯棒性。最優(yōu)預(yù)見控制是利用汽車車輪的擾動(dòng)信息預(yù)估路面的干擾輸入，其策略就是把所測(cè)量的狀態(tài)變量回饋給前、后控制器實(shí)施最優(yōu)控制。這種預(yù)見控制的方法，可以彌補(bǔ)因系統(tǒng)響應(yīng)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(diǎn)是允許控制對(duì)象沒有精確的數(shù)學(xué)模型，使用語(yǔ)言變量代替數(shù)字變量，在控制過程中包含有大量人的控制經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，與人的智能行為相似。 自90年代以來，模糊控制方法被應(yīng)用在汽車懸架系統(tǒng)中。日本德島大學(xué)芳襯敏夫教授把模糊理論應(yīng)用于汽車懸架半主動(dòng)和主動(dòng)控制系統(tǒng)，采用模糊推理分別構(gòu)成半主動(dòng)和主動(dòng)控制規(guī)則，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析來控制車身的垂直振動(dòng)和俯仰振動(dòng)，其結(jié)果證實(shí)了采用模糊控制方法的有效性。多年來，國(guó)內(nèi)外汽車工程界的專家和學(xué)者對(duì)主動(dòng)/半主動(dòng)懸架的控制策略進(jìn)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(shí)間研究者控制方法控制算法特點(diǎn)或效果1975年Margolis 開關(guān)控制 減少了簧載質(zhì)量的加速度1979年Hrovat等 開關(guān)控制 效果接近最優(yōu)1988年章一鳴等 最優(yōu)控制 統(tǒng)計(jì)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(shù)的基礎(chǔ)上1991年賈小平等 非線性回饋 使開/關(guān)半主動(dòng)懸架質(zhì)量改善1994年P(guān)ark 內(nèi)模控制—1994年Moran等 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)—1998年陳無畏等 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng) 兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),一個(gè)用于在線辨識(shí)另一個(gè)用于控制1994年A S Cherry等 模糊控制 可通過細(xì)分模糊規(guī)則改進(jìn)1994年Yi等 預(yù)估控制 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練可產(chǎn)生最優(yōu)控制律1995年Rajamani 非線性自適應(yīng)控制 對(duì)懸架參數(shù)進(jìn)行離線辨識(shí)1996年L Jezequel 最優(yōu)預(yù)見控制 預(yù)見時(shí)間的選擇對(duì)控制效果的影響大1998年韓波等 最優(yōu)自適應(yīng) 用統(tǒng)計(jì)分析的方法2002年陳龍等 自適應(yīng)模糊 具有良好的魯棒性汽車電控懸架要實(shí)現(xiàn)的功能主要有：（1）車速路面感應(yīng)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(shí)又稱為“運(yùn)動(dòng)（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(jīng)常處于低剛度和低阻尼狀態(tài)，而在硬模式中，懸架經(jīng)常保持在“中”狀態(tài)，按照不同的控制模式，懸架由微機(jī)控制在三中狀態(tài)之間根據(jù)車速和路面的變化情況自動(dòng)的調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼，使車身振動(dòng)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(yīng)控制，前后車輪關(guān)聯(lián)感應(yīng)控制，壞路面感應(yīng)控制?？刂频倪壿嬕姳?24所示。1）高速感應(yīng)控制 當(dāng)車速超過110km/h時(shí)，控制裝置根據(jù)車速傳感器的信號(hào)，經(jīng)過分析計(jì)算后發(fā)出控制信號(hào)以改變懸架參數(shù)。如果駕駛員選擇的是軟模式，則懸架的剛度阻尼自動(dòng)從低狀態(tài)進(jìn)入中狀態(tài)；如果選擇的是運(yùn)動(dòng)模式，則懸架仍穩(wěn)定在中狀態(tài)不變。當(dāng)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(guān)聯(lián)感應(yīng)控制 車輪遇到單個(gè)障礙時(shí)，相應(yīng)降低懸架的剛度和阻尼，可以降低車身受到的沖擊和振動(dòng)。汽車以30～80km/h的速度行駛時(shí)，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(hào)送給控制裝置，控制裝置經(jīng)過分析和計(jì)算后發(fā)出控制信號(hào)，改變懸架參數(shù)。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(yùn)動(dòng)模式，則后輪懸架從中狀態(tài)進(jìn)入低狀態(tài)。當(dāng)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(dāng)車速很高時(shí)，若懸架太軟則在車輪遇到?jīng)_擊時(shí)汽車容易失去穩(wěn)定性，所以當(dāng)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(yīng)控制 當(dāng)汽車突然進(jìn)入壞路面行駛時(shí)，為了抑制猛然產(chǎn)生的車身縱向角振動(dòng)，應(yīng)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(shí)?？刂蒲b置分析計(jì)算車速傳感器和車高傳感器的信號(hào)并發(fā)出控制信號(hào)，如果駕駛員選擇的是軟模式，則懸架從低狀態(tài)進(jìn)入中狀態(tài)；如果選擇的是運(yùn)動(dòng)模式，則懸架保持中狀態(tài)不變。當(dāng)汽車以100km/h以上的速度行駛在壞路面時(shí)，如果駕駛員選擇的是軟模式，則懸架從中狀態(tài)進(jìn)入高狀態(tài)；如果選擇的是運(yùn)動(dòng)模式，則懸架從中狀態(tài)進(jìn)入高狀態(tài)。表124 車身路面感應(yīng)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(yīng)車速≥110km/h○→○○前后車輪關(guān)聯(lián)感應(yīng)30km/h≤車速≤80km/h，○○→○壞路面感應(yīng)40km/h≤車速≤100km/h，○→○○車速＞100km/h，○→○→○○→○（2）車身姿勢(shì)控制 在車速和轉(zhuǎn)向急劇變化時(shí)，會(huì)造成車身姿勢(shì)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(zhuǎn)向的急劇變化，應(yīng)對(duì)車身姿勢(shì)實(shí)施控制，實(shí)現(xiàn)三種控制功能：轉(zhuǎn)向時(shí)車身側(cè)傾控制，制動(dòng)時(shí)車身點(diǎn)頭控制，起步時(shí)車身俯仰控制。車身姿勢(shì)控制邏輯見表125所示。1）抑制轉(zhuǎn)向時(shí)的車身側(cè)傾 在急速轉(zhuǎn)向的情況下，應(yīng)加大懸架的剛度和阻尼，以減小車身的側(cè)傾。當(dāng)駕駛員猛打轉(zhuǎn)向盤時(shí)，安裝在轉(zhuǎn)向柱上的轉(zhuǎn)角傳感器把轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角及其變化速度輸送給控制裝置，控制裝置經(jīng)過對(duì)輸入信號(hào)的分析計(jì)算后發(fā)出控制信號(hào)，如果此時(shí)懸架處于軟模式，懸架則從中狀態(tài)或低狀態(tài)直接進(jìn)入高狀態(tài)；如果懸架處于運(yùn)動(dòng)模式，懸架則從中狀態(tài)進(jìn)入高狀態(tài)。2）抑制制動(dòng)時(shí)車身點(diǎn)頭 在緊急制動(dòng)時(shí)，應(yīng)該增加懸架的剛度和阻尼，以減小車身的點(diǎn)頭現(xiàn)象。當(dāng)車速大于60km/h制動(dòng)時(shí)猛踩制動(dòng)踏板，車速傳感器發(fā)出的制動(dòng)信號(hào)和制動(dòng)開關(guān)發(fā)出的階躍信號(hào)輸送給控制裝置，控制裝置經(jīng)過對(duì)