悬架系统作为维持车身稳定和缓冲路面冲击的核心结构,对车辆的舒适性和操稳性有着至关重要的影响。传统悬架由于其高性价比、高可靠性的优点,一直是大多数车型设计的首选。但是,传统悬架始终无法完全解决舒适性与操稳性对悬架性能的矛盾需求,随着人们对汽车性能要求的日益提高,汽车面对的行驶环境日益复杂,传统悬架的性能瓶颈问题便更加凸显。为了突破传统悬架的性能瓶颈,新型悬架技术的主要沿着两个方向发展,一是采用互联技术的模态解耦悬架,二是采用主动和半主动技术的可控悬架。互联悬架技术通过机械、液压、空气等多种形式,达到模态解耦的效果,使得设计师能够针对特定模态进行刚度和阻尼设计。但是,互联悬架作为被动悬架的一种,同样无法满足车辆操稳性和舒适性对于悬架特性的矛盾需求。主动悬架技术能够直接控制悬架的力反馈输出,从而同时提高车辆驾乘舒适性和操纵稳定性。然而,主动悬架的能量消耗会随着路况的恶劣程度而急剧上升,对于需要行驶在崎岖道路上的越野车或SUV而言,主动悬架可能面临能耗过高的问题。半主动悬架技术提供了一个控制效果和能耗的妥协解决方案。因为可以以较低的能耗获得可观的性能提升,半主动悬架在近年来获得了快速的发展。并且,随着与馈能技术的融合,半主动悬架甚至可以在振动控制的同时,实现机械能量的回收。因此,可以将互联悬架技术、主动悬架技术与馈能悬架技术进行结合,利用互联结构降低作动能耗、提高馈能效率,从而实现更好的悬架主动和半主动控制。综上所述,探索多种先进悬架技术的集成应用,对于进一步提高车辆悬架系统的综合性能具有十分重要的意义。本文在国家自然科学基金的资助下,以提高越野汽车悬架系统的综合性能为研究目标,通过多种先进悬架技术的交叉融合,提出了一套基于封闭回路结构的馈能式协同控制悬架系统（Regenerative Active Hydraulically Interconnected Suspension,RAHIS）,实现了越野车辆性能的全面提升。相较于现有的四轮独立控制主动和半主动悬架系统,本文所提出的悬架系统融合了馈能悬架与互联悬架结构的优点,既能够大大降低主动作动时的系统能耗,又能在作动器功率或幅值受限的情况下,通过馈能半主动的方式改善车辆性能,且互联悬架结构本身具有模态解耦的特性,即使在作动器失效的情况下,也能保证悬架性能优于传统被动悬架。本文的主要研究内容与创新点如下:（1）面向越野车辆性能需求的侧倾-垂向协同控制液压互联悬架（Hydraulic-ally Interconnected Suspension,HIS）结构设计与参数匹配研究。利用跌落试验和四通道台架试验,分别建立了7自由度整车振动模型和侧倾-垂向HIS系统模型。在仿真模型的基础上,分析了不同系统参数对HIS力反馈特性的影响。综合考虑原车的悬架参数配置和主动悬架的控制需求,提出了一套HIS参数设计匹配方法,完成了HIS的参数设计,并通过时域仿真对比分析了车辆在加装HIS系统前后的性能差异。（2）综合考虑悬架主动作动、半主动作动以及振动能量回收的需求,设计了一套基于封闭回路结构的馈能式液压控制系统,建立了液压控制系统的机械-液压-电路耦合数学模型,分析了单作动器结构形式下的馈能特性和力反馈特性。相较于现有的液压式馈能结构,该系统不仅能以被动形式实现悬架振动能量的回收,还能以主动和半主动两种模式进行悬架力（油压）控制,并且解决了现有液压馈能结构中常见的阻尼不连续问题。为了提高系统的馈能效率和满足半主动控制的需求,设计以升压/降压变换器为核心的电机馈能电流控制电路。最后,将该液压控制系统与侧倾-垂向HIS进行集成,得到完整的RAHIS系统结构。（3）以进一步提高车辆驾乘舒适性和侧倾稳定性为目标,综合考虑液压作动的低通滤波特性和人体振动敏感频率范围,设计了一种以理想油压为控制输出的主动悬架有限频率动态H∞控制器。首先,将系统的动力学方程转化为状态方程,并在控制问题分析中,全面考虑作动器失效、作动饱和、悬架位移限制等工程应用中可能存在的约束条件。然后,提出了基于线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequity,LMI）的有限频率动态输出反馈H∞控制器设计方法,采用变量替代法将非线性耦合的LMI转化为线性解耦的LMI。并且,为了便于液压控制系统进行压力跟踪,对H∞控制器的输出矩阵进行调整,不仅能够得到理想油压信号,还能得到理想油压的变化速率。最后,从振动传递特性、时域响应特性、作动耗能特性和馈能效率四个角度,仿真分析了主动悬架在不同控制器参数、悬架参数以及路面激励条件下的综合表现。（4）为了提高主动悬架的经济性,减少主动悬架控制所需的传感器数量,提出了一种面向主动悬架的H∞车辆状态观测器设计方法。该观测器仅需要采集簧上、簧下的加速度信号即可实现准确的悬架状态估计。相较于常用的卡尔曼观测器,H∞观测器不需要计算传感器噪声的协方差矩阵,且能直接估算出传感器噪声对观测精度的影响大小。通过随机路面仿真,分析了观测器在系统参数不确定性和传感器白噪声双重干扰影响下的观测效果。（5）针对液压控制系统主动和半主动工作模式的特点,设计了以馈能作动为导向的主动和半主动油压追踪控制器,实现了悬架侧倾和垂向模态的协同控制。利用快速收敛自适应神经网络对系统中的不确定时变参数干扰进行在线实时估计。利用电路控制频率高、观测准的特点,采用预设性能函数反推控制方法,在无法获得理想油压（追踪控制理想轨迹）高阶导的情况下,提高油压控制的准确性。针对半主动模式下作动输出的附加约束,设计了基于悬架状态的控制判断决策树,在保证高效率馈能的同时,兼顾良好的减振效果。最后,在集成油压输出控制器、车辆状态观测器和液压追踪控制器的基础上,进行了多模式下的RAHIS对比仿真试验,详细分析了RAHIS的综合性能,并进一步讨论了在不同路面条件下的系统作动耗能和馈能特性。综上所述,本文以越野车为应用对象,通过多种先进悬架技术的交叉融合,提出一套基于封闭回路结构的RAHIS系统,满足了不同行驶环境对悬架系统的复杂要求,实现了车辆性能的全面提升。