悬架作为车辆底盘系统的核心部件之一,起着传递并衰减车身与轮胎之间的力与力矩,缓解并衰减外部环境给车身造成的冲击,其性能好坏直接影响车辆行驶过程中的平顺性和稳定性。相对于主动悬架而言,被动悬架的传统结构形式决定了其天然不足,即无法针对不同特性的路面激励实时响应以提高悬架性能,而且由于平顺性与稳操性的矛盾存在往往需要牺牲一方的性能来保证整体性能。经调查研究发现,目前主动悬架控制研究中针对上层期望力控制的研究较多,但实际悬架系统工作中有许多不确定性,很少有研究将路面输入因素考虑到悬架系统的控制器设计中,即控制目标无法依据路面激励变化而调整。因此,对车辆主动悬架技术的研究具有重要意义,也越来越受到人们关注。本文依托国家重点研发计划课题“高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬架关键技术研究”(2016YFC0802902),在参考国内外相关研究文献基础上,在考虑路面激励对控制器设计的影响及作动器输出特性,以提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性为目标,对上层高低通滤波自适应控制和下层力跟踪自适应鲁棒控制进行了研究。首先,依据三轴重载车辆的物理动力学特点,选择合适的状态变量,建立了三轴九自由度数学模型,并结合车辆特点且考虑了不同轮系间滞后及相干性问题,推导并建立了路面输入的模型。依据提升车辆平顺性与操纵稳定性的主要控制目的,提出了分析其性能的具体指标。其次,建立根据路面工况而对控制目标进行调节的Backstepping主动悬架控制方法。通过对主动悬架控制理论的研究,采用Backstepping自适应控制策略作为主动悬架控制策略,针对多数设计没有考虑不同路面激励对控制目标的影响,从而控制器设计中没有依据路面工况来调整控制函数,因此本研究设计了基于高低通滤波器的反步法自适应控制。然后,基于作动器特性建模,通过对自适应鲁棒控制方法研究,提升内环控制力跟踪性能。通过对作动器系统建模分析,在上述自适应性控制基础上结合鲁棒控制,通过计算推导出包含自适应项和鲁棒项输出量,这两项分别影响力跟踪控制的响应速度和响应精度,从而对系统不确定性进行自适应调节。提升了下层的力跟踪控制效果。最后,对于本文设计的控制器的控制效果进行验证,在Matlab/Simulink环境中分别建立被动悬架系统和车辆主动悬架系统仿真模型,以路面激励为输入进行仿真试验。仿真结果表明,与被动悬架相比,本研究设计开发的控制器使车辆在平顺性及稳操性方面性能均有较好提升。