智能汽车能有效地提升车辆的舒适性和安全性,缓解交通压力,是未来汽车技术发展的趋势之一。汽车智能化有赖于整车控制、传感、通信及网络技术的发展和融合,这要求汽车悬架自动适应多变的道路及使用工况,更好地隔离和衰减振动、保证轮胎附着条件、控制车身姿态,同时满足个性化的驾乘需求。半主动悬架能很好地协调控制车身与车轮的运动,结构相对简单且能耗低,是当前关注的热点,其高效能执行器的设计是亟待解决的核心问题。本文利用磁流变液屈服应力易控制、响应快、挤压模式下挤压力大的特点,提出了一种磁流变挤压阀,并用于阀控阻尼可调减振器,为半主动悬架系统提供了一种阻尼力调节范围大、响应迅速、高效的执行器。论文优化了阻尼可调减振器的阻尼特性调节范围及阀体结构参数,开发了磁流变阀控减振器样机;探明了减振器阻尼特性、电磁响应特性,并设计了减振器F-PI电流驱动系统,实现了控制目标电流的快速跟随;设计了考虑减振器响应时滞的模型参考滑模半主动悬架控制器,修正时滞带来的阻尼力响应误差,为磁流变阀控减振器实车应用奠定基础。本文的主要研究内容和结论如下:1)减振器阻尼特性调节范围优化。根据液压阀压力–流量特性,提出了一种适用于常见阀系阻尼特性的统一模型;针对陆地方舟6700×CQ4中型客车,研究了三种典型阻尼特性对车身加速度、车轮动载荷及车身姿态的影响,揭示了阻尼特性对车辆平顺性、操作稳定性和安全性的作用规律;明确了不同道路条件及典型驾驶员操纵工况的减振器工作速度范围和阻尼特性需求:良好路面和粗糙路面上,无量纲阻尼系数分别为1500、3100可取得良好的平顺性和轮胎附着条件,驾驶员转向、制动、加速工况时,无量纲阻尼系数为7000时可取得较好的车身姿态控制效果,提高了车辆安全性。2)磁流变挤压阀建模及结构优化。建立了液–磁耦合的磁流变挤压阀动力学模型;提出了“等饱和磁场强度”的磁路设计原则,并基于NSGA-II多目标优化算法优化了磁路的结构参数;开发了磁流变挤压阀样机,并探明了其稳态流量–压差特性:流量20 L/min时,电流0.0-1.0 A的压力调节范围为4.4-8.5 MPa,最大功耗仅为3 W,为阻尼可调减振器提供了高性能的执行器。3)磁流变阀控减振器的动力学特性。试验研究了减振器的阻尼特性,探明了减振器活塞杆速度、作动频率、电流对阻尼特性的作用规律,建立了稳态阻尼特性模型;设计了含前馈的PI电流驱动系统(F-PI电流驱动),探明了减振器电磁响应特性,使减振器电磁响应时间缩短至0.01s;建立了面向控制的磁流变阀控减振器瞬态动力学模型,为考虑时滞的半主动悬架控制策略研究奠定了基础。4)考虑时滞的半主动悬架控制策略。以理想的线性天棚控制为参考模型,建立了考虑减振器响应时滞的模型参考滑模半主动悬架系统;介绍了三种经典的半主动悬架和H∞最优控制主动悬架,对比研究了时滞对半主动悬架性能的影响。仿真结果表明:(1)SMC抑制了垂向人体敏感频率范围内(4–8Hz)的振动;(2)减振器响应时滞0–0.1 s范围内,SMC相对于最优被动悬架的平顺性提升16%以上;(3)传统的半主动控制(天棚控制、混合控制、ADD控制等)在时滞大于0.03 s时,由于高频共振峰处的振动传递增益增大,性能开始恶化。本文重点研究了磁流变阀控减振器构型设计及系统集成技术,为半主动悬架系统提供了高效能执行器和下层控制方法。本研究的意义在于:(1)利用磁流变液易控制、响应快、挤压模式下挤压力大的特点,提出了一种新型磁流变挤压阀构型,建立“等饱和磁场强度”准则,解决磁流变挤压阀的优化设计问题;(2)开发了磁流变阀控减振器,阻尼力调节范围达1.23-4.86k N(拉伸)/0.84-1.95k N(压缩),与ZF CDC减振器性能一致,并通过建立F-PI电流驱动控制方法,将减振器电流驱动系统的电磁响应时间减少至10ms;(3)设计了含时滞影响的半主动悬架滑模控制器,解决作动时滞导致的悬架性能恶化的问题,使平顺性改善16%。