虽然汽车经过多年的发展和普及,但是汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性依然是车辆设计的重点。悬架系统是决定车辆稳定性和乘坐舒适性的关键因素。获得良好的悬架性能需要解决两个问题:第一是研究可靠,随车辆行驶条件以及车辆状态不同而自动调节的主动悬架系统;第二是选择合适的主动悬架控制策略。为追求悬架系统性能最优,本文采用齐次控制理论研究车辆主动悬架系统。主要研究内容如下:(1)二自由度1/4主动悬架模型的构建。针对车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性问题,从动力学角度出发,分别建立了七自由度整车悬架模型、四自由度半车悬架模型、二自由度四分之一悬架模型,根据拉格朗日方程建立了对应的微分方程。并对比分析了这三种模型的优缺点。二自由度悬架模型包含了车辆悬架系统受力和负载变化的绝大多数信息,因此,选择了二自由度悬架模型作为本文的研究对象。(2)基于齐次控制理论设计主动悬架齐次控制律。首先,给出二自由度主动悬架的状态方程;其次,基于状态方程设计齐次状态控制器;然后,基于状态控制器设计齐次观测器和输出反馈控制器;最后,给出了闭环系统的全局稳定性分析。而且,齐次控制律的输入只需要被控悬架簧载质量垂向位移。同时,还设计了一种基于滑模控制的主动悬架系统,该方法引进阻尼低通滤波器、弹簧刚度高通滤波器,采用虚拟特征值的方法设计滑模控制切换矢量,进而设计了基于卡尔曼滤波的滑模输出反馈控制器。控制效果相互对比分析,从中可以看出齐次控制有着较强的稳定性和收敛性。(3)MATLAB/Simulink仿真分析。根据设计好的齐次控制器和滑模控制器的基础上,分别搭建齐次控制主动悬架模型、滑模控制主动悬架模型、被动悬架模型。以不同的路面作为输入信号,通过悬架簧载质量垂向位移、非簧载质量垂向位移、轮胎动载荷、控制器输出力的大小作为悬架性能的评价指标。结果表明齐次控制比滑模控制和被动悬架的控制效果更好。(4)Carsim-Simulik联合仿真。进一步验证所设计的控制算法在接近真实环境下的效果,选取Carsim里的D型Sedan车型为仿真对象,以40km/h、80km/h、120km/h的车速分别行驶在正弦输入路面、收敛型正弦输入路面以及阶跃输入路面上,通过车身质心垂向加速度、悬架动行程、控制器输出力的大小来验证所设计控制方法的综合效果。仿真结果表明,所设计的齐次控制方法比滑模控制方法能更好的改善车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性,且控制器的收敛性能好。