悬架系统实质是由质量-阻尼-弹簧系统组成的衰减地面振动、传递车身与车轮之间力并能保证汽车平稳行驶的多体机械系统。在研究汽车平顺性时,四分之一车悬架可以在一定条件下简化成二自由度机械振动系统。含有质量-阻尼-弹簧的机械系统通过与电气系统比拟,表现出的响应特性称为机械阻抗特性。悬架作为典型的机械系统在路面激励下也表现出一定的阻抗特性,阻抗特性属于系统的固有属性,在频域的范围内反映了悬架的激励力与运动学状态量之间的传递特性。在悬架性能研究中,一般关注簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动变形三个指标,同样在对悬架的机械阻抗特性也研究簧载质量加速度阻抗、悬架动行程位移阻抗和轮胎动变形位移阻抗。在悬架的机械阻抗特性中,存在不受悬架阻尼影响的阻抗不变点。本文意在揭示阻抗不变点产生的机理,分析悬架固有参数间变化的互影响和对阻抗特性的影响,以及阻抗不变点对悬架特性的影响,尝试说明被动悬架和半主动悬架阻抗不变点形成的内在统一规律,通过阻抗不变点的理论,将被动悬架设计方法扩充到半主动悬架领域,意在实现被动-半主动悬架振动机理的统一。并基于此研究了基于悬架阻抗特性的全局阻抗控制策略意在提高汽车的平顺性和操纵稳定性,同时开展针对阻抗控制对主动悬架功能实现和能耗经济性两方面研究。针对以上问题,本文将从以下三个方面展开研究。1、被动悬架机械阻抗无量纲不变点的建模与分析在被动悬架中,悬架的簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动变形对路面激励力的响应称为加速度阻抗和位移阻抗。在簧载质量加速度阻抗、悬架动行程和轮胎动变形的位移阻抗幅频曲线中,存在不受悬架阻尼影响的阻抗特性点。本文从阻抗矩阵的角度推导了不变点的幅频特性表达式,试图分析阻抗不变点对悬架性能的影响和阻抗不变点产生的机理。本文首先引入了无量纲参数,刚度比和质量比,在詹森不等式思想指导下,通过引入无量纲参数推导了阻抗不变点近似表达式,并在此基础上进行了进一步修正后,建立了无量纲阻抗不变点模型,研究了无量纲阻抗不变点特性。无量纲参数的引入确定了同量纲参数之间的关系,阻抗矩阵则耦合了汽车的质量-阻尼-刚度参数,更能直接反映出悬架自身参数间的变化关系对悬架阻抗特性的影响。无量纲阻抗模型最直接的解决了传统悬架不变点模型表达式复杂问题,而且无量纲参数在对当前电动汽车非簧载质量增加所引起的负效应更有利于进行机理分析,同时也有利于分布式驱动电动车的悬架参数设计以及控制目标的确立。无量纲参数的变化引起的悬架性能改变更直接反映了悬架本身的阻抗特性和悬架参数间的相互影响。无量纲参数的变化对阻抗不变点的影响成近似线性特性,鉴于在实际应用中计算更为便捷,本文研究了不变点矢量图,这有助于在悬架的阻尼调校中能够快速地估算阻抗不变点的幅频参数。2、半主动悬架机械阻抗不变点动力学机理及控制机理分析在半主动悬架的机械阻抗特性中同样存在与被动悬架机械阻抗不变点相同的特性。在悬架的可调阻尼调节中,当阻尼变化满足一定条件时,在悬架的阻抗特性中也会表现出不变点的特性。当一定条件做相应的改变时,悬架的阻抗特性又表现出向好的减振性能。半主动悬架出现阻抗不变点的实质是悬架的失效阻尼改变,失效阻尼则反映的是可调减振器可调部分失效后,悬架能正常工作的阻抗特性。基于失效阻尼的特征本文尝试提出了“阻尼椭圆”的概念,阻尼椭圆上的点的位置反映了可调阻尼减振器效能的实质,以及被动悬架和半主动悬架的阻尼关系;阻尼椭圆半轴长的概念则体现了失效阻尼的变化与不变点的产生的关系。阻尼椭圆揭示了被动悬架和半主动悬架阻尼变化的本质关系,同时失效阻尼的概念揭示了被悬架和半主动悬架阻抗不变点产生的内在规律,给出了被动悬架和半主动悬架的阻抗不变点形成机理的统一解释,阻尼椭圆上点的运动给出了阻尼优化的选择方法,也揭示了半主动悬架控制效果随阻尼变化的规律。3、全局阻抗控制下的主动悬架控制性能和不变点特性基于被动悬架和半主动悬架阻抗不变点特性及控制机理的研究,本文尝试继续深入研究基于阻抗特性的主动悬架全局阻抗控制策略和阻抗不变点特性。阻抗控制是广泛应用于机器人领域的柔性控制,本文在分析了悬架的阻抗不变点机理后,尝试将阻抗参数作为反馈输入引入悬架的控制中,实现悬架的簧载质量和“环境”的柔性接触。根据阻抗控制的原理创造性的将非簧载质量系统和虚拟阻抗系统看作“环境接触”,实现了实体环境（非簧载质量系统）和虚拟环境（惯性质量、阻尼和刚度）的并联,设计了基于簧载质量全状态反馈的全局阻抗控制策略。全局阻抗控制策略以簧载质量的阻抗状态为反馈信息,实现了无模型建模和参数调节,这相较于LQR控制摆脱了需要对控制对象精确建模的约束,同时也无需路面预瞄参数,全局阻抗控制在控制性能上实现了与LQR控制同效能的控制效果,在某些方面甚至优于LQR控制。在功率消耗方面,阻抗控制功率分配也更均衡,尤其是瞬时峰值功率消耗方面较LQR控制降低了32%。基于全局阻抗控制的优越性,通过近似代替推导了主动悬架时变系统的传递函数,继而研究了主动悬架阻抗特性中悬架参数和阻抗控制参数对阻抗不变点的影响。仿真和试验结果均表明阻抗控制能够有效地提高悬架的性能并实现了功率消耗的经济性。机械阻抗反映了悬架自身参数之间以及与路面输入之间的耦合特性,本文对其阻抗特性中所表现出的系统不变点特性和与环境的接触特性进行建模仿真,并研究了全局阻抗控制法。基于以上工作深入地研究了悬架阻抗不变点动力学机理、被动-半主动悬架控制机理内在统一规律以及主动悬架的功能优化和经济性评价。