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悬架系统是车辆最主要的构成元素之一,它是车辆车体与轮胎间所有传力装置的总和,用于缓冲并吸收来自车轮的振动,并传导路面的驱动力和制动力。车辆悬架的性能优劣紧密影响了汽车的操纵性能和乘员的舒适程度。传统的被动悬架受其结构形式的约束,性能已难以得到明显的提升;而主动悬架系统,依靠受控的力触发机构,根据路面状况自动调整悬架特性,获得更好的性能,因而成为近年来的研究热点;同时,传感器和计算机技术的进一步发展,也为主动悬架系统的实现与控制提供了强有力的支持。但文献中常用的悬架系统建模方法考虑的因素并不完善,很多控制策略的建立也忽视了车辆存在强非线性和内外部扰动的实际特点,因此对其虚拟样机与控制算法的研究具有十分重要的理论与工程实践价值。本文以整车悬架系统作为研究对象开展设计研究。首先分析了四分之一车和半车模型的建模原理,建立了考量弹簧阻尼器非线性特征的七自由度非线性全车悬架数学模型;接着基于ADAMS软件搭建了全车虚拟样机,与数学模型进行了比较和验证;然后针对悬架系统强非线性和存在扰动及未建模动态的特点,提出基于模糊滑模的自抗扰控制实现了对于乘车舒适性和操作稳定性的提升;最后基于ADAMS和MATLAB进行了联合仿真。主要研究内容如下:1)车辆悬架系统和路面输入数学模型的建立。在对二自由度四分之一车和四自由度半车模型的分析基础上,建立了考虑弹簧阻尼器非线性特性的七自由度整车模型。通过对路面输入的频域和时域分析,建立了随机路面输入模型,并给出了悬架系统的性能评价指标。2)整车悬架系统虚拟样机的设计和搭建。悬架数学模型是一种简化的振动模型,在建模中忽略了悬架系统的物理结构,因此本章采用动力学仿真软件ADAMS建立了整车悬架系统虚拟样机,并比较了它们的特性,结果表明二者在运动幅值和趋势上相近,虚拟样机的运动幅值和振动频率都小于数学模型,通过参数修正可使二者输出近似一致。3)悬架系统的基于模糊滑模的自抗扰控制器设计。首先根据天棚阻尼控制思想,提出了基于模糊可变天棚阻尼的参考模型,并建立了其整车模型。接着在对系统进行耦合分析和解耦后,针对车辆悬架系统强非线性及难以获取精确模型的特点,设计了线性自抗扰控制器(ADRC)进行悬架系统控制,将系统扰动和未建模动态都归结为“总体扰动”,利用扩张状态观测器(ESO)对其进行观测,并在状态误差反馈率(SEF)中予以补偿。接着,为了改善控制器的跟踪特性,并增强其鲁棒性,提出基于滑模控制进行改进,并利用模糊理论对滑模控制固有的“抖振”问题进行抑制,构成了基于模糊滑模的自抗扰控制器FSM-ADRC。4)悬架系统的联合仿真分析与控制验证。通过ADAMS和MATLAB/Simulink的联合仿真,比较了随机路面输入下自抗扰控制器ADRC、基于滑模的自抗扰控制器SM-ADRC与基于模糊滑模的自抗扰控制器FSM-ADRC对整车虚拟样机的控制性能,并研究了系统参数变动下的所提出的控制器的有效与先进性。