哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
近几年，随着世界经济的飞速发展，越来越多的人们选择汽车作为日常交通
工具，我国汽车总保有量已突破三亿辆，有车家庭户数也已接近两亿户，在这种
背景下，汽车领域的相关技术也得到了快速发展，新能源、智能驾驶等诸多创新
性科技已经从概念转化为应用，诸多汽车品牌也如雨后春笋般借势而生，人们拥
有了更多的选择，相应的，人们对汽车的关注点也逐渐从经济性和实用性向舒适
性和安全性等方面转变。汽车舒适性及安全性的核心影响因素就在于汽车的悬架
系统的减震及支撑性能，相比于现有车辆悬架系统，基于磁流变阻尼器新型悬架
系统，利用磁流变液的物理特性，能够实现悬架系统阻尼系数的半主动调节，抑
制路面变化引起的车辆姿态变化，从而达到提升汽车行驶过程中舒适性与安全性
的目的。
本文针对磁流变阻尼器的缓震特性，结合汽车车辆相关参数完成了一种基于
最适乘驾约束的半主动悬架系统控制方法研究。首先，本文基于磁流变阻尼器中
磁流变液的物理特性，对比伪静力模型、非参数模型以及参数化动力模型等，最
终利用参数化动力模型中的Bingham模型，分析了磁流变阻尼器的缓震原理，并
在此基础上建立了磁流变阻尼器悬架模型；其次，本文在磁流变阻尼器悬架模型
的基础上，进一步完善了半主动悬架力学模型，基于该模型提出了一种阻尼器广
义等效阻尼系数与汽车悬架减震性能及车辆驾驶舒适性关系模型，并进一步建立
了悬架性能评价体系；再次，系统性的分析了系统建模误差、系统非线性误差、
系统载体参数及路面环境扰动等对悬架系统性能影响模型，提出了改进的天棚阻
尼（SH）控制方法及加速度驱动阻尼（ADD）控制方法，在此基础上，对改进后
的控制方法进一步的融合，提出SH-ADD控制方法。基于磁流变阻尼器半主动悬
架系统模型，结合天棚-加速度驱动阻尼控制，给出了系统控制方案并对其有效性
及稳定性进行仿真验证。通过模型仿真可知，本文中提出的SH-ADD控制法可以
实现磁流变阻尼器广义等效阻尼系数的精确跟踪，能够有效抑制模型误差、非线
性误差、系统参数及环境扰动对悬架系统性能带来的影响，同时，该方法控制系
统结构简单，硬件及软件实现复杂度低，具备较高的应用价值。在上述研究的基
础上，完成模糊控制器设计，降低车身加速度及悬架动挠度，进一步提升车辆的
舒适性及稳定性。最后，依据文中所述方法，设计硬件电路，完成最小系统、D/A
模块、A/D模块及电源模块等的原理图设计，为进一步的硬件实验提供基础。
本文中围绕磁流变阻尼器半主动悬架系统，基于改进天棚阻尼控制及加速度
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驱动阻尼控制提出了天棚-加速度驱动阻尼控制方法，并结合模糊控制建立了基于
最适乘驾约束的半主动悬架控制方法，该方法的有效性通过仿真实验进行了验证，
能够有效提升悬架系统的综合性能，并保证车辆驾乘的舒适性和稳定性，同时，
本文中完成该方法所需的硬件电路原理设计，为后续应用提供了基础。
关键词：磁流变阻尼器；半主动悬架系统；天棚控制；模糊控制；
-II-
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Abstract
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentoftheeconomyinthewholeworld,
moreandmorepeoplehavechosencarsastheirdailymeansoftransportation.Thetotal
numberofcarsinChinahasexceeded300million,andthenumberofhouseholdswith
carshasalsoapproached200million.Inthiscontext,relatedtechnologies