淺談計算機仿真技術(shù)應(yīng)用于汽車電子懸架系統(tǒng)

王來麗 田雪萍 王海峰

摘 要：隨著人們生活水平的提高，汽車越來越普及，汽車設(shè)計者對汽車的操縱性和舒適性不斷改進提高，計算機仿真控制被有效應(yīng)用于現(xiàn)代汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，電子控制懸架系統(tǒng)能使懸架隨不同的路況條件和行駛狀態(tài)做出不同的反應(yīng)既能使汽車的乘坐舒適性達到令人滿意的狀態(tài)，又能使汽車的操縱穩(wěn)定性達到最佳狀態(tài)。本文首先介紹了計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，電子控制懸掛系統(tǒng)的原理與主要結(jié)構(gòu)，然后介紹了計算機仿真技術(shù)在汽車電子懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用特點。

關(guān)鍵詞：計算機仿真技術(shù)員；控制；汽車電子懸架系統(tǒng)

隨著計算機仿真技術(shù)、汽車傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，電子控制的懸架系統(tǒng)在汽車上已得到了廣泛的應(yīng)用。計算機仿真技術(shù)一種基于計算機科學(xué)計算與控制的信息處理技術(shù)。汽車懸掛系統(tǒng)是車架與車橋之間的彈性連接傳力裝置。基于計算機仿真技術(shù)的電子控制懸架系統(tǒng)可從行駛舒適性和安全性出發(fā)，使懸架的彈簧剛度和減振器的阻尼力隨汽車行駛狀態(tài)而變到最佳狀態(tài)。下面分別介紹一下計算機仿真技術(shù)及在汽車電子懸架系統(tǒng)的應(yīng)用。

1 計算機仿真系統(tǒng)的特點

計算機仿真（Computer Simulation）又稱計算機模擬（Computer Analogy），它是分析和研究系統(tǒng)運行行為、揭示系統(tǒng)動態(tài)過程和運動規(guī)律的一種重要手段和方法，是系統(tǒng)仿真的一個重要分支。系統(tǒng)仿真就是建立系統(tǒng)的模型，并在模型上進行實驗的過程。計算機仿真就是對研究實體進行建模，然后通過計算機編程研究目標(biāo)在具體參數(shù)以及各種環(huán)境條件改變的情況，達到全面認識和掌握研究目標(biāo)特性的目的。計算機仿真技術(shù)具有實用、經(jīng)濟、安全、可靠、靈活、可多次重復(fù)使用的優(yōu)點，己經(jīng)成為現(xiàn)代對許多復(fù)雜系統(tǒng)（工程的、非工程的）進行分析、設(shè)計、試驗、評估的必不可少的手段。它是以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，以計算機和各種物理設(shè)備為工具，隨著計算機技術(shù)、計算技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、復(fù)雜系統(tǒng)建模技術(shù)和專業(yè)建模技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行試驗仿真研究的一門綜合技術(shù)。

2 電子控制懸掛系統(tǒng)的原理與主要結(jié)構(gòu)

懸架系統(tǒng)是影響汽車駕駛及乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性的主要部件，是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。汽車懸掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器構(gòu)成的整個支撐系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有支撐車身的功能，改善乘坐的顛簸感覺，不同的懸掛系統(tǒng)設(shè)計會使駕駛者有不同的乘坐感受。外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是現(xiàn)代轎車十分關(guān)鍵的部件之一。常見的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機構(gòu)以及減震器等組成，個別系統(tǒng)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。計算機仿真系統(tǒng)的電控單元控制懸掛系統(tǒng)可根據(jù)車載重量、路況條件、行駛速度等來調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)的剛度、減振器阻尼力以及車身高度。從而使車輛在各種行駛條件下均可獲得最佳的行駛平穩(wěn)性和操縱協(xié)調(diào)性。

有多種不同類型的電子控制懸掛系統(tǒng)，以大眾汽車的電子控制空氣彈簧懸掛系統(tǒng)為例，電子控制懸掛系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、干燥器、車身高度傳感器、帶有減振器的空氣彈簧、懸掛控制執(zhí)行器、懸掛控制選擇開關(guān)、懸掛用電控單元等組成。在汽車行駛過程中，電控單元不停地接收車身高度傳感器、加速度傳感器（即油門動作傳感器）、制動傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器以及車速傳感器輸出的信號并進行運算、分析和判斷，最終向執(zhí)行器輸出控制信號，控制車身高度和懸掛剛度。

3 計算機仿真技術(shù)在汽車懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用特點

電控單元中計算機仿真控制懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：為提高汽車正常行駛時乘坐的舒適性，可以將彈簧剛度設(shè)計得較小，以使車身的自然振動頻率盡可能的低。為提高汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車的行駛安全性明顯提高，可以將汽車懸掛抗側(cè)傾，抗縱擺的剛度設(shè)計得比較大。將車輪快速提起，避開障礙物，可以在車輪碰到障礙物（如磚、石等）時，提高汽車的通過性。電控單元可以在汽車載荷變化，在不平路面上行駛時自動保持車身高度不變。仿真技術(shù)可以防止汽車制動時車頭的下沖。提高汽車轉(zhuǎn)彎時的操縱穩(wěn)定性，可以避免汽車轉(zhuǎn)彎時車身向外傾斜。為提高車輪與地面間的附著力，可以減小輪跳離地面的傾向。

4 總結(jié)

計算機仿真技術(shù)是研究和分析系統(tǒng)運行行為、展現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)過程和運動規(guī)律的一種重要形式手段和方法。計算機仿真新技術(shù)的快速發(fā)展和計算機仿真技術(shù)所表現(xiàn)的實用性和前景效益是相當(dāng)大的。特別近年來在仿真方法、技術(shù)研究、機械系統(tǒng)仿真應(yīng)用等方面都取得了顯著的成就。因此，計算機仿真技術(shù)在多方領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

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