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摘要：本文首先总结汽车悬架的类型，然后分析目前主动悬架控制系统的研究方向，最后展望未来主动悬架系统发展。提出未来仍然要加强综合控制系统的研发，适应不同路面的需求。
关键词：主动悬架;发展;模糊控制
引言：
汽车悬架的好坏将会直接影响汽车的操作稳定性和行驶的平顺性，目前的汽车一般都使用被动悬架系统，由于其适应范围比较窄而且参数固定，所以很难满足多变环境下的工作要求。为了克服不足，就需要做好对主动悬架的研究，满足不同的路况需求。
1 汽车悬架系统类型
悬架系统是汽车底盘的关键部件，可以让汽车行驶过程中产生的振动与汽车隔离，以保证汽车行驶的稳定性。在汽车最早出现的时候，并没有悬架系统，汽车的底盘和车身之间直接刚性连接，使得汽车行驶在粗糙路面上很容易出现颠簸和翻车的情况[1]。随着汽车的发展，悬架系统的引入提升了汽车的行驶性能。目前的悬架系统一般分为三种，包括被动悬架、半主动悬架、全主动悬架。其中被动悬架只包括弹簧和阻尼器，半主动悬架包含可变阻尼器，全主动悬架中包括可注入外部能量的执行器。
1.1 被动悬架
被动悬架是一种很传统的机械结构，结构中包括了弹簧、减振器和导向机构，被动悬架的刚度和阻尼系数都是不能调整的，所以其减振范围比较小，只能在特定工况下工作。由于被动悬架在工作的过程中有一个明显的共振峰，导致很难保证汽车乘坐的舒适性和行驶的稳定性，非常不灵活。但是被动悬架具有结构简单和设计容易的特点，可以保证产能，在应用时也不需要输入其他额外能量，中低档车辆都还普遍使用被动悬架。为了能够改善被动悬架的减振效果，很多汽车企业也开始优化被动悬架的参数，改善悬架的导向机构，例如目前一些汽车上安装了多连杆悬架系统，提升了被动悬架汽车的舒适性。
1.2 半主动悬架
半主动悬架中包括弹簧和减振器，利用簧上质量相对于车轮的速度响应和加速响应来调节反馈信号，根据一定的控制规律对弹簧的刚度和减振器的阻尼进行调节。半主动悬架具有更为优良的性能，而且和被动悬架一样容易生产。实际应用中，半主动悬架可以接受传感器信号或者人工指令调节。
1.3 主动悬架
主动悬架是在被动悬架基础上，加入额外的发力装置，比如液压执行器、电磁执行器、DC电机等等，对主动悬架的性能进行自主调节，根据道路的情况和负载来对汽车进行最优的控制。主动悬架具有智能化特点，能够实现对多目标的控制[2]。通过对主动悬架注入能量，改善系统的内部动态，适应不同环境下的减振需求。但是主动悬架的成本很高，实现难度也非常大，所以经历了漫长的研发历程。在1982年，lotus公司最早在沃尔沃车型上进行了主动悬架的实验，1989年丰田研制了具有可靠性的主动悬架系统，之后还有很多公司都在开发主动悬架系统，由于存在成本控制问题，再加上还需要控制算法设计、执行器和系统集成化研究都需要投入大量的资金，所以主动悬架还处在试验研究阶段，真正应用在汽车中还有一定距离。
2 汽车主动悬架的控制策略
目前的汽车悬架当中已经加入了微处理器进行主动控制，而且随着研究和实践的增加，主动控制理论正在变得越来越先进和成熟。主动悬架正朝着节能低耗的方向发展，体积相比过去变小很多，保证能适应不同的路况。
2.1 开棚阻尼和开关阻尼控制
开棚阻尼控制思想在1974年被提出，原理在于通过在车身的后方安装一个和车身振动、速度成正比的阻尼器，能够避免车身和悬架系统共振，达到衰减振动的效果。在开棚控制方式中，控制力的大小决定于车体绝对速度的反馈，因此理论上比较简单，并不需要太多的传感器或者复杂的数学模型就能够获得比较好的控制效果。其中，控制力的公式为：
F = -Cskyv
式中的Csky为比例系数，v是车体垂直振动的速度。在开棚控制的基础上，还进一步发展出了开关阻尼器的理念，原理在于根据控制信号对阻尼器的软硬进行调节，实现调节阻尼力大小的目的，也能获得非常好的效果。
2.2 自适应控制
汽车在行驶过程中路面的情况是不可知的，因此就有了针对不确定系统设计的自适应控制，自适应控制会自动检测系统的参数然后对悬架系统进行优化，以保证系统的运行性能始终处在最优的状态。目前应用在汽车悬架的振动控制自适应方法主要包括自校正控制和模型参考两种思路。自动校正控制将会接收受控制对象的运行参数、控制器的参数，并确定对悬架系统的控制方法。原理上，自适应控制会接受外部的激励和自身参数状态，使用理想模型对汽车的振动进行跟踪，目前自适应控制汽车悬架已经在大众汽车公司的底盘上得到了应用。
2.3 模糊控制
模糊控制使用模糊数学确定对悬架的控制策略，使用这种方法的特点在于并没有极为精确的数学模型，可以使用语言变量来代替数字变量，并且在控制的过程中会利用大量的控制经验、知识，利用计算机模拟和人相似的行为。模糊控制的模式下，通过输入汽车的加速度和车身与车轮的相对速度，就能够计算出动力装置所产生的作用力。在使用模糊控制模式时，必须要使用自然语言的形式进行描述，而不是直接数值输出，对于汽车运行过程中产生的各种数据，也要进行模糊化的处理。相对于自适应控制，模糊控制能对控制进行进一步的优化，所以具有较强的鲁棒性，能避免控制达到一定范围之后效果變差，让模糊控制系统即便在有很强路面激励干扰的情况下，依然可以保持较好的控制效果。
模糊控制方法在20世纪90年代就已经被应用到了汽车悬架系统中，通过模糊推理获得主动控制的规则，然后利用计算机分析就能够控制车身的垂直振动，具有较强的有效性。
2.4 神经网络控制
神经网络方法已经大量使用在很多不同行业中，悬架系统的神经网络控制利用了分布式系统，使其能够抽象模拟生物的神经元，处理广泛的非线性数据，能够满足系统的控制要求。并且，系统的知识获得能力比较快，有良好的自适应性、容错性，具有极大的推广意义，在汽车悬架振动控制中有很大的应用前景。
3 汽车主动悬架研究展望
汽车悬架的控制一直是汽车研发的关键课题，对于汽车的安全、舒适、节能、智能控制等都起着关键性的作用，在电动汽车大力发展的背景下，电动汽车的主动悬架研究也成为关键的课题[3]。目前，悬架系统的研究几乎涉及到所有现代控制理论和控制方法，产生了很多不同的控制方式。各种控制方法由于其原理都有一定的缺陷，再加上汽车悬架系统是一个非线性系统，纯粹使用单一系统难以满足控制的需要，所以目前需要加强综合控制的研究，满足多种工作环境的需求。
另一方面，汽车悬架系统的控制需要利用传感器的信号，所以高性能的传感器也是未来的研究重点。目前传感器在耐久性和稳定性上依然存在不足，因此需要进一步深入研究。为得到控制振动的最好效果，也需要将车身设计加入到减振研究当中，利用合理的设计有效抑制车身在行驶过程中的起伏，才能创造最舒适的驾驶环境。
4 结束语：
悬架是汽车的关键部分，目前对于悬架系统的研究正在朝着合理化、控制理论复杂化的方向发展。为应对不同的路面，需要在未来的开发中继续进行综合控制的研发，不断加强研究和实践，夯实悬架主动控制理论基础，推动主动悬架在汽车上应用，创造良好的驾驶体验。
参考文献：
[1]王长明. 电动汽车主动悬架控制策略研究[D].辽宁工业大学，2016.
[2]候观遠青. 基于AMESim的主动悬架建模及其对车辆相关性能的影响研究[D].江苏大学，2016.
[3]高艺鹏. 汽车电磁主动悬架研究与发展趋势探析[J]. 山东工业技术，2019（02）：34.
关键词：主动悬架;发展;模糊控制
引言：
汽车悬架的好坏将会直接影响汽车的操作稳定性和行驶的平顺性，目前的汽车一般都使用被动悬架系统，由于其适应范围比较窄而且参数固定，所以很难满足多变环境下的工作要求。为了克服不足，就需要做好对主动悬架的研究，满足不同的路况需求。
1 汽车悬架系统类型
悬架系统是汽车底盘的关键部件，可以让汽车行驶过程中产生的振动与汽车隔离，以保证汽车行驶的稳定性。在汽车最早出现的时候，并没有悬架系统，汽车的底盘和车身之间直接刚性连接，使得汽车行驶在粗糙路面上很容易出现颠簸和翻车的情况[1]。随着汽车的发展，悬架系统的引入提升了汽车的行驶性能。目前的悬架系统一般分为三种，包括被动悬架、半主动悬架、全主动悬架。其中被动悬架只包括弹簧和阻尼器，半主动悬架包含可变阻尼器，全主动悬架中包括可注入外部能量的执行器。
1.1 被动悬架
被动悬架是一种很传统的机械结构，结构中包括了弹簧、减振器和导向机构，被动悬架的刚度和阻尼系数都是不能调整的，所以其减振范围比较小，只能在特定工况下工作。由于被动悬架在工作的过程中有一个明显的共振峰，导致很难保证汽车乘坐的舒适性和行驶的稳定性，非常不灵活。但是被动悬架具有结构简单和设计容易的特点，可以保证产能，在应用时也不需要输入其他额外能量，中低档车辆都还普遍使用被动悬架。为了能够改善被动悬架的减振效果，很多汽车企业也开始优化被动悬架的参数，改善悬架的导向机构，例如目前一些汽车上安装了多连杆悬架系统，提升了被动悬架汽车的舒适性。
1.2 半主动悬架
半主动悬架中包括弹簧和减振器，利用簧上质量相对于车轮的速度响应和加速响应来调节反馈信号，根据一定的控制规律对弹簧的刚度和减振器的阻尼进行调节。半主动悬架具有更为优良的性能，而且和被动悬架一样容易生产。实际应用中，半主动悬架可以接受传感器信号或者人工指令调节。
1.3 主动悬架
主动悬架是在被动悬架基础上，加入额外的发力装置，比如液压执行器、电磁执行器、DC电机等等，对主动悬架的性能进行自主调节，根据道路的情况和负载来对汽车进行最优的控制。主动悬架具有智能化特点，能够实现对多目标的控制[2]。通过对主动悬架注入能量，改善系统的内部动态，适应不同环境下的减振需求。但是主动悬架的成本很高，实现难度也非常大，所以经历了漫长的研发历程。在1982年，lotus公司最早在沃尔沃车型上进行了主动悬架的实验，1989年丰田研制了具有可靠性的主动悬架系统，之后还有很多公司都在开发主动悬架系统，由于存在成本控制问题，再加上还需要控制算法设计、执行器和系统集成化研究都需要投入大量的资金，所以主动悬架还处在试验研究阶段，真正应用在汽车中还有一定距离。
2 汽车主动悬架的控制策略
目前的汽车悬架当中已经加入了微处理器进行主动控制，而且随着研究和实践的增加，主动控制理论正在变得越来越先进和成熟。主动悬架正朝着节能低耗的方向发展，体积相比过去变小很多，保证能适应不同的路况。
2.1 开棚阻尼和开关阻尼控制
开棚阻尼控制思想在1974年被提出，原理在于通过在车身的后方安装一个和车身振动、速度成正比的阻尼器，能够避免车身和悬架系统共振，达到衰减振动的效果。在开棚控制方式中，控制力的大小决定于车体绝对速度的反馈，因此理论上比较简单，并不需要太多的传感器或者复杂的数学模型就能够获得比较好的控制效果。其中，控制力的公式为：
F = -Cskyv
式中的Csky为比例系数，v是车体垂直振动的速度。在开棚控制的基础上，还进一步发展出了开关阻尼器的理念，原理在于根据控制信号对阻尼器的软硬进行调节，实现调节阻尼力大小的目的，也能获得非常好的效果。
2.2 自适应控制
汽车在行驶过程中路面的情况是不可知的，因此就有了针对不确定系统设计的自适应控制，自适应控制会自动检测系统的参数然后对悬架系统进行优化，以保证系统的运行性能始终处在最优的状态。目前应用在汽车悬架的振动控制自适应方法主要包括自校正控制和模型参考两种思路。自动校正控制将会接收受控制对象的运行参数、控制器的参数，并确定对悬架系统的控制方法。原理上，自适应控制会接受外部的激励和自身参数状态，使用理想模型对汽车的振动进行跟踪，目前自适应控制汽车悬架已经在大众汽车公司的底盘上得到了应用。
2.3 模糊控制
模糊控制使用模糊数学确定对悬架的控制策略，使用这种方法的特点在于并没有极为精确的数学模型，可以使用语言变量来代替数字变量，并且在控制的过程中会利用大量的控制经验、知识，利用计算机模拟和人相似的行为。模糊控制的模式下，通过输入汽车的加速度和车身与车轮的相对速度，就能够计算出动力装置所产生的作用力。在使用模糊控制模式时，必须要使用自然语言的形式进行描述，而不是直接数值输出，对于汽车运行过程中产生的各种数据，也要进行模糊化的处理。相对于自适应控制，模糊控制能对控制进行进一步的优化，所以具有较强的鲁棒性，能避免控制达到一定范围之后效果變差，让模糊控制系统即便在有很强路面激励干扰的情况下，依然可以保持较好的控制效果。
模糊控制方法在20世纪90年代就已经被应用到了汽车悬架系统中，通过模糊推理获得主动控制的规则，然后利用计算机分析就能够控制车身的垂直振动，具有较强的有效性。
2.4 神经网络控制
神经网络方法已经大量使用在很多不同行业中，悬架系统的神经网络控制利用了分布式系统，使其能够抽象模拟生物的神经元，处理广泛的非线性数据，能够满足系统的控制要求。并且，系统的知识获得能力比较快，有良好的自适应性、容错性，具有极大的推广意义，在汽车悬架振动控制中有很大的应用前景。
3 汽车主动悬架研究展望
汽车悬架的控制一直是汽车研发的关键课题，对于汽车的安全、舒适、节能、智能控制等都起着关键性的作用，在电动汽车大力发展的背景下，电动汽车的主动悬架研究也成为关键的课题[3]。目前，悬架系统的研究几乎涉及到所有现代控制理论和控制方法，产生了很多不同的控制方式。各种控制方法由于其原理都有一定的缺陷，再加上汽车悬架系统是一个非线性系统，纯粹使用单一系统难以满足控制的需要，所以目前需要加强综合控制的研究，满足多种工作环境的需求。
另一方面，汽车悬架系统的控制需要利用传感器的信号，所以高性能的传感器也是未来的研究重点。目前传感器在耐久性和稳定性上依然存在不足，因此需要进一步深入研究。为得到控制振动的最好效果，也需要将车身设计加入到减振研究当中，利用合理的设计有效抑制车身在行驶过程中的起伏，才能创造最舒适的驾驶环境。
4 结束语：
悬架是汽车的关键部分，目前对于悬架系统的研究正在朝着合理化、控制理论复杂化的方向发展。为应对不同的路面，需要在未来的开发中继续进行综合控制的研发，不断加强研究和实践，夯实悬架主动控制理论基础，推动主动悬架在汽车上应用，创造良好的驾驶体验。
参考文献：
[1]王长明. 电动汽车主动悬架控制策略研究[D].辽宁工业大学，2016.
[2]候观遠青. 基于AMESim的主动悬架建模及其对车辆相关性能的影响研究[D].江苏大学，2016.
[3]高艺鹏. 汽车电磁主动悬架研究与发展趋势探析[J]. 山东工业技术，2019（02）：34.