随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和我国客车悬架技术的发展,空气悬架在客车上的应用日益广泛。传统的空气悬架控制模式是采用机械高度阀,即通过高度阀阀门的开启调节对空气悬架气囊的充放气,从而保持车辆恒定的行驶高度。
随着系统应用的推广和车辆控制技术的发展,电子控制逐渐取代传统的机械控制电子控制系统,不仅提高了操作的舒适性和反应的灵敏度,而且可以附加很多辅助功能。
为了确保悬架的主要特性,即避振性(振动衰减力)、弹性常数、减振器行程,不断研制成功了能适应各种行驶工况的最优控制机构。
客车的电子控制主动悬架
对主动悬架的研究目前主要集中两个方面:一个是控制策略;另一个是执行器。最早的主动悬架控制策略是天棚原理,假设车身上方有一固定的惯性参考,在车身和惯性参考之间有一阻尼器,执行器模拟此阻尼器的作用力来衰减车身的振动。这种控制算法简单,在国外某些车型上已经得到了应用。
随着现代控制理论的发展,提出了主动悬架的最优控制方法,它比天棚原理考虑了更多的变量,控制效果更好,目前最优控制规律有三种:线性最优控制、HQ最优控制和最优预见控制。
由于实际悬架系统中有许多非线性的、时变的、高阶动力系统,使最优控制方法变得不稳定,为此又发展了自适应控制方法。自适应控制方法具有参数识别功能,能适应悬架载荷和元件特性的变化,自动调整控制参数,保持性能最优。自适应控制方法也有增益调度控制、模型参考自适应控制和自校正控制三类。
在德国大众汽车公司的底盘上应用了自适应控制规律。目前发展最迅速的控制策略是智能控制(模糊控制和神经网络控制)。模糊控制方法具有制动调节输入变量的组合、隶属函数的参数和模糊规则数目等学习功能,计算机仿真结果表明该方法更有效。
神经网络是一个由大量处理单元组成的高度并行的非线性动力系统,它能进行数据融合、学习适应性和并行处理,研究表明它比传统控制有更好的性能。
执行器是实现控制目标的重要环节,因此作对动器的研究也是主动悬架研究的重要内容。为保证主动悬架的良好性能,执行器必须具有灵敏、隐定、可***、能耗低、成本和总量低等特点。目前主动悬架上应用的执行器主要是液力式结构。
日产公司则开发了蓄能式减振器,它将压力控制阀同小型蓄能器及液压缸结合起来,使路面不平整引起的振动被蓄能器吸收,车身隔振由主动阻尼和被动阻尼共同完成,因而能耗有所降低。不过液压动力系统尚有许多不足之处,比如对工作环境有一定要求;元件制造精度要求高、成本难以下降;处理小信号的数字运算,误差的检测与放大、测试与补偿、自动化与实现远距离等功能不如电气系统灵活准确等。因此现在执行器的研究主要集中在直线伺服电机、电磁蓄能器的方向。
电气动力系统中的直线伺服电机具有较多的优点,永磁直流直线伺服电机,其驱动性能优于液压系统,今后将会取代液压执行机构。运用电磁蓄能原理,结合参数估计自校正控制器,可望设计出高性能低功耗的电磁蓄能式自适应主动悬架。



