半主动悬架和主动悬架

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根据悬架的阻尼和刚度是否随着行驶条件的变化而变化，可将悬挂分为以下三类：被动悬架、半主动悬架和主动悬架。
（1）被动悬挂。被动悬架的刚度和阻尼系数均不可调，其悬挂参数是兼顾汽车所有性能而确定的折中值，且不随外部工况的变化而改变，因此只在某个特定工况是最优的，在车速、载荷和路面情况等变化时，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，也缺乏灵活性。但被动悬架因结构简单、设计容易和制造方便，且无须额外的能量输入，目前广泛应用在中低档轿车上。
为了进一步改善被动悬架的减振效果，满足现代汽车对悬架提出的更高的性能要求，在桑塔纳、夏利和赛欧等轿车上加强了通过优化寻找最优悬架参数和对悬架导向机构的研究，采用了带有横向稳定杆的多连杆机构悬架系统，在一定程度上改善了被动悬架减振效果。
（2）主动悬挂。它是最高级别悬挂形式，通用公司在1954年就提出了主动悬架控制系统的概念，它针对实际工况和用户设定，主要是根据检测到的环境与车体状况，通过各种反馈信息来实现悬架系统的弹簧刚度和减振器阻尼值的可调，传感器将采集到的反映悬架振动的信号传给控制器，控制器控制主动悬架的力发生器，产生控制力控制车身的振动。是有源主动悬架。

主动悬架系统可以使汽车操作稳定性、乘坐舒适性等性能达到最佳组合。但由于其造价昂贵，需要额外的控制功率等原因，目前仍停留在试验阶段，主要应用在赛车和中高级轿车上。

20世纪70年代，丰田、沃尔沃等汽车公司就在汽车上作了成功试验，使主动悬架控制系统以优越的减振性能满足了多种车辆的性能要求。近年来，日产和丰田公司在轿车上成功地应用了液力主动悬架控制系统。在丰田、沃尔沃、奔驰等一些高级轿车上，悬架系统的传感器将车速、位移和加速度等信号，经过输入电路进行转换后，以数字形式送入系统的微处理器，微处理器经过计算处理后，按照设定的控制规律向执行机构(空气弹簧、油气弹簧及动力源等)适时地发出控制信号，从而调节悬架的刚度和阻尼系数，达到控制车身振动和车身高度的目的，使轿车适应各种复杂的行驶工况对悬架的不同要求，从而使车辆的行驶平顺性和驾驶性能得到了较大的提高，即使在不良路面高速行驶时，车身也非常平稳，轮胎的噪音小，转向和制动时车身保持水平，乘坐非常舒服。
主动悬挂是可以自行产生作用力的悬挂。它需要消耗大量能量。主动悬挂通常主要包括以下几部分:各种传感器和控制单元ECU，动力源(液压泵，空气压缩机等)，产生力及力矩的作动器( 油缸，步进电机，电磁铁等)，有时候也包括普通弹簧和被动阻尼器。
（3）半主动悬挂。由美国人Crosby和Karnopp等人于70年代提出来的，其应用始于80年代初期，因为改变减振器阻尼特性较改变弹簧刚度更容易，所以半主动悬架主要由不可变刚度的弹簧和可变阻尼减振器组成，因仅需要很少量的能量输入也被称为无源主动悬挂，虽然不能随外界的输入进行最优控制，但它可以按照存储在电脑中的各工况下悬挂优化参数指令来调节阻尼大小。它的性能介于被动悬架与主动悬架之间。

根据阻尼系数是连续可调还是离散可调，半主动悬架可以分为连续可调式，无级可调式两种。它们的区别在于：连续可调式半主动悬架中的减振器阻尼系数在一定的变化范围内可以连续地变化，而可切换阻尼式半主动悬架中的减振器阻尼系数只能在几个离散的阻尼值之间进行切换，无级可调式半主动悬架中的减振器阻尼系数可在最小值到最大值之间进行无级可调。

半主动悬架没有专门产生控制力的元件，它是按照传感器传递的数据由控制器算出所需的控制力，然后通过调节减振器的阻尼模拟控制力，以衰减车身的振动。实施半主动控制的减振器主要有液力减振器、电流变液减振器和磁流变液减振器，其特征是联结一个带有阻尼阀的小型蓄能器，再加一套液力控制装置，使液力减振器产生的阻尼力正比于车身的绝对速度。其中磁流变减振器可广泛应用于各种振动系统，具有阻尼大、功率消耗低等特点。在国外已将磁流变减振器应用于汽车悬架的控制系统中。

随着新型智能材料的应用，半主动悬挂越来越受人们的重视，应用也越多。

目前，全球著名汽车公司竞相研究和开发半主动悬架系统，如德尔福、丰田的电子控制悬架系统。

3.2 主动悬挂分类主动悬挂根据不同分类方法可将其分为不同类型。
（1）主动悬挂按控制方式可分为机械控制悬挂系统和电子控制悬挂系统。
机械控制悬挂最早出现，它主要是通过高度控制阀来调节油气弹簧中的油压，进而调节刚度。虽然结构较简单，成本较低，但其控制功能少，精度低，且不能适应多种工况。近年来随着各种传感器的广泛应用、ECU可靠性的提高、控制策略的完善和作动器技术的发展，主动悬挂逐渐进入电子控制悬挂时代。其信息输入更丰富，功能很多且控制精确，但其结构及控制策略复杂，成本很高。
（2）主动悬挂按控制介质不同主要可分为主动空气悬挂、主动油气悬挂、主动液力悬挂等。
主动空气悬挂典型的工作原理: 改变主副气室之间通路的大小来调节刚度，用步进电机驱动阻尼力调节杆来调节阻尼力，通过向主气室充放气来调整车高。
主动油气悬挂典型的工作原理: 调节空气体积实现弹簧刚度特性，通过改变油液管路中的节流孔的数量或改变减振液的粘性完成减振器阻尼特性调节。油气弹簧以气体(一般是惰性气体---氮)作为弹性介质，而用油液作为传力介质。它一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸组成。通过油液压缩气室中的空气实现刚度特性，而通过电磁阀控制油液管路中的小孔节流实现变阻尼特性。
主动液力悬挂典型的工作原理: 执行器(液压缸)中所采用的介质是不可压缩的油液，故其响应的灵敏度较高。当执行器(液压缸)发生作用时，液压缸中的活塞从上、下两侧接受油压，一侧油压上升，另一侧油压下降，从而使活塞产生往复伸缩运动，以适应路面的凸凹，保持车身的平稳。
3.3 主动悬挂的优缺点

　　主动悬挂的主要优点如下。

　　(1) 乘坐舒适性的控制。被动悬挂设计是对各个性能的折中，而主动悬挂则不必在稳态直行时对乘适性折中，可在操控性能不降低的情况下调整悬挂参数获得更好的乘坐舒适性，大幅度缓解因路面凹凸不平所造成的冲击，进而保护车载电器免受震动损伤；也可基于设定的驾驶风格进行调整。

　　(2) 车身高度的控制。当乘员人数和载重量发生变化时，车身的离地高度可保持在一个选定高度上； 保证车轮全行程跳动，消除在非设计行驶高度下引起的操控性变化现象，同时解决了被动悬挂针对载荷变化通常将刚度设计偏高而造成舒适性损失的问题。在粗糙路面上增加离地间隙提高通过性，高速行驶时适当减少离地间隙以减少阻力，同时降低重心利于提高操控性和舒适性。在上下乘客、装卸货物等不同情况下，可实现车身高度的自由调节。

　　(3) 侧倾及纵摆的控制。转向时的车身侧倾、加速、制动时车身的纵摆都可以通过调整有关车轮的悬挂参数来解决，提高了舒适性，同时消除或减少了由于车身运动而带来的车轮定位参数变化和制动跑偏等问题， 提高了操控性，也减轻了对转向传动机构、悬挂杆系设计时的过高要求。例如德国奔驰2000款CL型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度，电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。

　　(4) 接地性。通过调节悬挂参数可降低车轮动载波动，提高附着效果，有利于操控性，同时也减轻了轮胎磨损。延长轮胎和制动系统的使用寿命。

　　(5)有效克服多轴车的轴荷转移问题。

　　(6)对道路保护作用显著。

　　缺点方面，主动悬挂结构及控制策略复杂，其硬件要求高、耗能大、成本高，且采用主动悬挂会增加整车重量，其给整车空间布置也带来了一定的困难，这些也都是目前限制主动悬挂普及的原因。

3.4 液压和空气两大发展方向

　　在主动式悬架还没有诞生前，平衡运动性与舒适性这对不可调和的矛盾成为了困扰汽车厂商最大的难题。现在好了，主动控制式悬架发展至今，已形成液压和空气支撑两大派系，运动与舒适性这对不可调和的矛盾自然也得到了很好的解决。

　　随着人们对汽车乘坐舒适性的不断追求，近年来已有不少豪华轿车和豪华SUV纷纷换装上了性能更优越的电子控制式主动悬架(简称：电控主动悬架)。通常一套电控式主动悬架不论制造成本还是维护保养费用都不菲，所以更多时候我们只能在豪华车型上发现它的身影，也难怪这类车型的乘坐感受与众不同。

　　主动式悬架在其结构中植入了可人工或自动控制发力的调节机构，并能根据路面情况自动调节减震器刚度和阻尼，以获得更好的行驶舒适性。从这种悬架的组成种类来看，大致又可以分为两大类。一类是电子控制式主动油气悬架，它能通过车载电脑计算出悬架受力大小和加速度，利用液压减震器的伸缩来保持车身平衡；另一类则是电子控制式空气悬架，它也是通过车载电脑计算悬架的受力及感应路面情况，适时调整空气减震器的刚度和阻尼系数，令车身的震动始终保持在一定范围内。这两类电控主动悬架的共同点是：都能实现车身高度调节，能通过改变减震器阻尼来抑制车身姿态变化。不过在性能表现上，电控主动油气悬架和空气悬架却是各有千秋。

3.5 未来悬架的发展趋势由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求，具有安全、智能和清洁的绿色智能悬架将是今后汽车悬架发展的趋势。尽管有关车辆悬架及其控制系统的研究已取得较大的进展，但离大量地在普通车上推广应用尚有差距。半主动悬架控制系统已进入实际应用阶段，主动悬架控制系统由于其造价昂贵，需要额外的控制功率等原因，目前仍停留在实验室阶段。但是，随着相关高新技术的迅猛发展，研究实用的主动悬架控制系统必将成为现实。充分利用智能控制技术和非线性控制理论，研究并开发高效、快速、可靠、智能型的控制方法和成本低廉的控制器，将是今后的一个主要研究方向。

(1)被动悬架是传统的机械结构，刚度和阻尼都是不可调的，依照随机振动理论，它只能保证在特定的路况下达到较好效果。但由于它的理论成熟、结构简单、性能可靠、成本相对低廉且不需额外能量，在我国现阶段仍然有较高的研究价值。研究主要集中在三个方面：①通过对汽车进行受力分析后，建立数学模型，然后再用计算机仿真技术或有限元法寻找悬架的最优参数；②研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器；使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状态；③研究导向机构，使汽车悬架在满足平顺性的前提下，稳定性有较大的提高。

(2)半主动悬架的研究集中在两个方面：①执行策略的研究；②执行器的研究。阻尼可调减振器主要有两种，一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼；一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。节流孔的大小一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调节，这种方法成本较高，结构复杂。通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数，具有结构简单、成本低、无噪音和冲击等特点，因此是目前发展的主要方向。在国外， 改变减振液粘性的方法主要有电流变液体和磁流变液体两种。

(3)主动悬架研究也集中在两个方面:①可靠性；②执行器。由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输出输入电路和各种接口，元器件较多，降低了悬架的可靠性，因此加大元件的集成程度是一个不可逾越的阶段。执行器的研究主要是用电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机逐渐取代液压执行机构，(即用电动器件代替液压器件)。运用电磁蓄能原理，结合参数估计自校正控制器，可望设计出高性能、低功耗的电磁蓄能式自适应主动悬架，使主动悬架由理论研究转化为实际应用。

like-jx

很详细，要是列出参考文献就更完美了。非常感谢！！！