浅谈计算机仿真技术应用于汽车电子悬架系统

王来丽 田雪萍 王海峰

摘 要：随着人们生活水平的提高，汽车越来越普及，汽车设计者对汽车的操纵性和舒适性不断改进提高，计算机仿真控制被有效应用于现代汽车悬架系统的设计当中，电子控制悬架系统能使悬架随不同的路况条件和行驶状态做出不同的反应既能使汽车的乘坐舒适性达到令人满意的状态，又能使汽车的操纵稳定性达到最佳状态。本文首先介绍了计算机仿真技术的发展，电子控制悬挂系统的原理与主要结构，然后介绍了计算机仿真技术在汽车电子悬挂系统的应用特点。

关键词：计算机仿真技术员；控制；汽车电子悬架系统

随着计算机仿真技术、汽车传感器技术的飞速发展，电子控制的悬架系统在汽车上已得到了广泛的应用。计算机仿真技术一种基于计算机科学计算与控制的信息处理技术。汽车悬挂系统是车架与车桥之间的弹性连接传力装置。基于计算机仿真技术的电子控制悬架系统可从行驶舒适性和安全性出发，使悬架的弹簧刚度和减振器的阻尼力随汽车行驶状态而变到最佳状态。下面分别介绍一下计算机仿真技术及在汽车电子悬架系统的应用。

1 计算机仿真系统的特点

计算机仿真（Computer Simulation）又称计算机模拟（Computer Analogy），它是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法，是系统仿真的一个重要分支。系统仿真就是建立系统的模型，并在模型上进行实验的过程。计算机仿真就是对研究实体进行建模，然后通过计算机编程研究目标在具体参数以及各种环境条件改变的情况，达到全面认识和掌握研究目标特性的目的。计算机仿真技术具有实用、经济、安全、可靠、灵活、可多次重复使用的优点，己经成为现代对许多复杂系统（工程的、非工程的）进行分析、设计、试验、评估的必不可少的手段。它是以数学理论为基础，以计算机和各种物理设备为工具，随着计算机技术、计算技术、图形图像技术、复杂系统建模技术和专业建模技术的发展而发展的利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验仿真研究的一门综合技术。

2 电子控制悬挂系统的原理与主要结构

悬架系统是影响汽车驾驶及乘坐舒适性和操纵稳定性的主要部件，是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。汽车悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器构成的整个支撑系统。悬挂系统应有支撑车身的功能，改善乘坐的颠簸感觉，不同的悬挂系统设计会使驾驶者有不同的乘坐感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。常见的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别系统则还有缓冲块、横向稳定杆等。计算机仿真系统的电控单元控制悬挂系统可根据车载重量、路况条件、行驶速度等来调节悬挂系统的刚度、减振器阻尼力以及车身高度。从而使车辆在各种行驶条件下均可获得最佳的行驶平稳性和操纵协调性。

有多种不同类型的电子控制悬挂系统，以大众汽车的电子控制空气弹簧悬挂系统为例，电子控制悬挂系统主要由空气压缩机、干燥器、车身高度传感器、带有减振器的空气弹簧、悬挂控制执行器、悬挂控制选择开关、悬挂用电控单元等组成。在汽车行驶过程中，电控单元不停地接收车身高度传感器、加速度传感器（即油门动作传感器）、制动传感器、转向传感器以及车速传感器输出的信号并进行运算、分析和判断，最终向执行器输出控制信号，控制车身高度和悬挂刚度。

3 计算机仿真技术在汽车悬挂系统的应用特点

电控单元中计算机仿真控制悬挂系统的主要优点有：为提高汽车正常行驶时乘坐的舒适性，可以将弹簧刚度设计得较小，以使车身的自然振动频率尽可能的低。为提高汽车的操纵稳定性，使汽车的行驶安全性明显提高，可以将汽车悬挂抗侧倾，抗纵摆的刚度设计得比较大。将车轮快速提起，避开障碍物，可以在车轮碰到障碍物（如砖、石等）时，提高汽车的通过性。电控单元可以在汽车载荷变化，在不平路面上行驶时自动保持车身高度不变。仿真技术可以防止汽车制动时车头的下冲。提高汽车转弯时的操纵稳定性，可以避免汽车转弯时车身向外倾斜。为提高车轮与地面间的附着力，可以减小轮跳离地面的倾向。

4 总结

计算机仿真技术是研究和分析系统运行行为、展现系统动态过程和运动规律的一种重要形式手段和方法。计算机仿真新技术的快速发展和计算机仿真技术所表现的实用性和前景效益是相当大的。特别近年来在仿真方法、技术研究、机械系统仿真应用等方面都取得了显著的成就。因此，计算机仿真技术在多方领域有广泛的应用。

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