1、底盘协调性控制研究 向骏 山东省青岛第一中学 摘 要： 随着我国国民生活水平的不断提升, 当前家用轿车作为家庭生活必备的产品, 其在生活中的普及率也在不断提升。作为汽车生产技术的基础, 底盘的协调新控制一直是影响其安全性能的关键指标。为了进一步分析我国汽车生产行业底盘协调性控制措施的优化方向, 文章分别从底盘动力系统、底盘电子化技术以及空气稳定协调等方面进行了介绍, 最后对主动悬架控制系统的应用进行了分析, 以期能够为我国底盘协调控制行业的建设与发展提供一些思路。关键词： 底盘; 协调性; 控制系统; 随着汽车工业的崛起, 当前底盘电子控制技术也逐渐由传统的机械化向着电子化、网络化以及智能化的
2、方向发展。早期我国汽车上的许多零部件都是由传统的自行车件改良加工制成的, 但是随着我国制造业的飞速发展, 当前无论是差速器、摩擦片是离合器还是后桥半独立悬架等都可以在国内进行自主生产, 取得了良好的发展成果的同时也为我国的现代化做出了积极的贡献。现就当前我国汽车工业领域底盘协调性控制现状分析如下。1 底盘动力系统从汽车底盘的组成架构上进行分析, 大多数汽车底盘都是由大量局部子系统组成, 这些子系统原本各自独立, 但是通过电子控制技术可以将其连接成一个整体进行管理、控制与协调, 而这些控制技术中最为常见也是最为有效的就是ABS 系统。ABS 系统是一种典型的单功能控制系统, 其最大的特点就是可以
3、有效优化汽车底盘不同子系统之间的连接性能, 通过在汽车电子系统内部以及系统模型应用方面实现底盘集成控制动力学模型, 以此来提升底盘的稳定性。针对底盘的控制动力学研究现状来看, 当前汽车运行过程中影响其运行平稳性的核心因素就是悬架与轮胎, 这两个部分对于汽车行驶过程中的平滑性与操作性也会产生显著影响, 受到影响最大的就是操作性能以及油耗, 当然长时间的磨损对于汽车机械部件的寿命也会产生不利影响。ASS 系统不但具备二自由度动力模型, 还包括四自由度、六自由度以及八自由度模型, 这两种模型则更倾向于车体的整体舒适度, 对于安全性能方面也具有一定的提升。2 底盘电子化技术车底盘电子化是未来行业发展的
4、主导方向, 当前应用最为普遍的是 BBW 系统。BBW 系统作为一种新兴的制动系统, 其主要特点就是通过智能化制动来实现车身在制动过程中的整体稳定性, 该系统与防抱死制动系统、电子稳定性控制系统以及牵引力控制系统等多个系统协调运作, 同时与主动防撞系统相结合, 共同构筑成了车底盘电子化的整体框架。通过微处理器的内部算法, 这些系统可以实现汽车的精准工作状态调整, 从而将汽车的整体状态保持在一个最佳的舒适、稳定与安全的水平。另外, 从车底盘电子化技术的应用领域上来看, 其大多数设备都是针对制动环节进行的动力处理与车身处理, 所以对于汽车的制动安全性具有较大的提升。作为一种以电能为主要能源的制动技
5、术, BBW 当前最常见的就是电机驱动与电磁铁驱动两种主要形式。其中, 随着技术应用水平的不断提高, 当前电磁铁驱动已经逐渐成为行业发展的主流, 而 BBW 的整体结构也趋向于简单化与模块化, 为降低后续的维护与维修成本提供了良好的条件。另外, BBW 的控制核心单位是控制单位, 其不但负责 BBW 的信号处理与收集, 同时还肩负着判断信号实际情况以及是否向制动器发出信号的使命。随着技术的不断发展, 当前汽车智能化的趋势越来越显著, 也逐渐在市场上出现了其他的电子控制系统与制动系统, 这些系统都可以在功能上实现互补, 为底盘的电子化路径创设条件。3 控制器稳定性协调3.1 汽车底盘控制系统汽车
6、底盘控制系统的发展主要精力了三个阶段, 其分别是单控制功能系统阶段、线控技术控制阶段以及集成控制系统控制阶段。1从技术应用的角度上来看, 集成控制技术具有更强的安全性与稳定性, 所以其也成为当前汽车工业中主流的底盘控制系统应用模式。MPC 控制器尽管可以对系统进行处理, 但是其本身并不具备协调功能, 所以在进行机能协调时往往会选择一些监督系统来进行一些辅助方面的工作。在底盘控制系统的稳定性协调中, AFS 以及 DYC 在协调表现方面参数较为集中, 包括质心侧偏角偏差、横摆角速度偏差、附加横摆力矩权重系数等多个部分的内容。综合考虑上述参数与影响因子, 一般来说影响最大的参数应该选择车辆状态与权
7、重系数两者进行对比, 同时对于一些敏感性较差的控制量进行惩罚系数处理, 从而计算得出反馈矩阵。在车辆稳态条件下, 通过对中央差速器进行转向控制补偿的模式来调整悬架的转向, 根据中央差速器的调整情况适当进行反馈处理, 即可达到理想的扭矩分配比。3.2 协调控制系统的设计为了进一步协调汽车底盘的运动耦合影响, 可以通过对设计好的主动前轮转向系统以及主动悬架系统进行调节控制, 这样不但可以有效提升整车的安全性与稳定性, 对于行驶舒适性也具有一定的影响, 有利于提升整车的综合性能。当前常见的上层控制器设计也基本都是根据下层控制系统的参数作为依据来进行设计的, 比如通过上层优化下层 ASS 与 AFS
8、系统的参数来实现子系统之间的控制协调性, 从而提升整体的控制协调性。2另外, 在整个协调控制系统阶段, 汽车前轮转角以及车速也是影响横摆角速度的关键因素, 考虑到这两个参数较大时可能会导致车身侧倾, 所以在设计过程中应该将这两个变量作为基础来实现汽车转向系统与悬架系统的关联调节。所以, 在进行汽车行驶速度、车身仰俯角以及前轮转角等方面的技术设计时, 还是应该尽量以上层的规则控制器作为基础与反馈变量进行设计, 从而有效控制参考量的误差系数, 力求设计控制原理符合设计基本要求。4 主动悬架控制系统4.1 主动车身稳定控制系统主动车身控制系统是当前我国汽车工业发展中新兴的控制技术, 其不但能够通过对
9、汽车的俯仰角、横摆角、跳动以及车身的高度进行有效控制, 甚至可以在更短的时间内对车身的侧请教以及外倾角度也进行有效控制, 从而保持轮胎更强的附着力, 提升与地面的垂直接触面积, 提升轮胎驱动的效率与稳定性。3另外, 主动车身稳定性系统可以保持车身重量发生变化时其悬架结构的几何稳定性, 从而控制车身的高度不至于发生较大变化, 进而实现主动悬架控制的作用。4.2 连续性阻尼控制系统作为一种智能识别道路情况的新型减震系统, 连续阻尼控制系统通过电子控制单元与车轮垂直加速传感器等设备来共同实现控制工作, 在连续性阻尼控制系统的工作过程中, 其通过控制单元的传感器信号来对用户的控制模式进行感应, 同时通
10、过微处理器的信息处理结果来对悬挂系统发出相应的指令, 这个时候悬挂会根据电子控制单元的信息反馈要求进行悬挂耕读与阻尼系数的变化, 以此来适应不同的行驶路段, 从而更好的保持车身在不同行驶状态下都可以维持在一个相对稳定的状态当中。另外, 该系统最大的优势就是可以将车身的震动响应系数控制在一个相对稳定的范围内, 从而大大提升行驶的舒适程度, 当前该技术在一些豪华车型中也取得了广泛的应用。5 结语综上所述, 汽车底盘技术在汽车舒适性与安全性等方面都具有重要的影响, 当前我国许多自主车企也陆续在国内建设其属于自己的底盘研究基地, 对于底盘的协调控制与调校技术投入了大量的资金与人力, 并取得了一定的成果。相信随着汽车工业的进一步发展, 我国的汽车底盘控制技术也可以取得飞跃, 届时, 全电路制动系统以及汽车悬架控制系统将成为行业应用主流, 为未来汽车的舒适性与安全性提供充足的保障。参考文献1赵鹏.汽车底盘测量仪标定技术研究D.合肥工业大学, 2014. 2秦玉学.汽车底盘的参数化设计D.大连理工大学, 2003. 3王华杰.汽车底盘焊缝设计技术研究D.江苏科技大学, 2012.
