主动和半主动汽车悬架在改善车辆性能方面的潜力,已经成为较为活跃的研究课题。汽车悬架系统是一个典型的带有耦合因素的、时变非线性系统。为了研究的方便,许多研究者通常视其为一近似的线性系统,并使用线性控制策略,但是由此获得的结果是很粗糙的,精度也很低。因此近似的线性悬架系统不能完全逼近于实际的悬架系统。
在20世纪90年代,一些研究者开始考虑汽车悬架非线性因素的存在,如淬火的弹簧,按平方律衰减现象等在实际悬架系统中的存在,并且他们的仿真结果表明了对具有非线性特性的悬架使用非线性控制策略的优点。在主动汽车悬架的非线性控制研究中,研究人员用微分几何理论方法实现了非线性主动控制,利用微分几何理论获得输出-干扰解耦方法,再通过适当的坐标变换将非线性的半主动汽车悬架动力学模型变成一个简化的线性系统。然后对简化的系统实施最优控制并执行非线性状态反馈区控制初始系统。
应用基于微分几何理论的非线性控制,能较好地反映并逼近实际系统的非线性特性,能顺利地解决半主动汽车悬架的控制问题,针对半主动悬架减震器,考虑非线性因素,采用非线性变刚度弹簧以及非线性阻尼力更精准地描述实际系统。仿真结果表明:微分几何半主动控制方法能够取得所需的可控阻尼力,使车身加速度、车轮动载荷等性能指标优化,趋于稳定,从而可减小车身的振动,提高行车的平顺性。(zc)