人们对汽车操纵稳定性的要求不断提高。主动变结构悬架可以通过控制车辆的外倾角和前束角等来改善车辆的操纵稳定性。目前,主动变结构悬架多使用执行器对单个车轮定位参数进行调控,取得了良好的效果。为了提高主动变结构悬架效能,深入了解主动变结构悬架的性能潜力,本文探索了同时调整外倾角和前束角的主动变结构悬架的优化设计及协调控制,以改善车辆动力学性能。本文针对主动变结构悬架优化设计与控制策略进行研究,重点解决执行器空间位置优化、外倾角和前束角对侧向力影响规律建模和执行器控制策略等问题。研究结果提供了一种多执行器下的主动变结构悬架的优化方法,有助于降低多执行器下外倾角和前束角的耦合,提高了主动变结构悬架效能;建立了主动变结构悬架的轮胎侧向力模型,深入了解主动变结构悬架的性能潜力;针对车辆高速转弯时的横向稳定性,建立了主动变结构悬架外倾和前束执行器协调控制策略。全文主要内容与结论如下:1.主动变结构悬架建模及优化设计。首先,对悬架硬点进行灵敏度分析,选择对外倾角和前束角灵敏的硬点位置作为执行器的外侧安装点;然后,建立主动变结构悬架模型,并验证执行器的有效性;最后,使用多目标优化的方法得到执行器内侧安装点位置,确定了执行器的空间位置。2.外倾角和前束角对轮胎侧向力的影响规律。首先,简要介绍考虑侧偏和侧倾的刷子理论模型,得到轮胎外倾角、前束角和轮胎侧向力的理论模型;然后研究了主动变结构悬架的运动学特性,得到了不同工况下外倾角和前束角随执行器位移的变化表格;接着,改变外倾角和前束角大小,得到了不同工况下轮胎侧向力的分布图;最后,建立了主动变结构悬架下的轮胎侧向力模型,能够反映外倾角、前束角和轮胎侧向力大小间的数值关系。3.主动变结构悬架对操纵稳定性的影响规律。首先,进行操纵稳定性评价指标选取,为后续仿真与分析提供依据;然后,分别研究了外倾角执行器单独作用、前束角执行器单独作用和两执行器共同作用下,各指标的变化规律:外倾角执行器对质心侧偏角,方向盘转角,侧倾角产生较大的影响,对纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度产生的影响较小;前束角执行器对质心侧偏角和方向盘转角产生较大的影响,对纵向加速度、侧向加速度、侧倾角和横摆角速度产生的影响较小;最后,将两执行器共同作用效果与单执行器进行对比,对于除侧倾角以外的指标,作用效果由强到弱依次为:外倾角和前束角同时作用、前束角单独作用和外倾角单独作用。对于侧倾角而言,外倾角执行器对其产生了良好的效果,但前束角执行器对其产生的效果较小。4.主动外倾和前束的协调控制策略。首先,介绍主动变结构悬架协调控制系统结构;然后,使用能量相平面法确定的车辆横向运动状态,确定执行器触发条件;接着建立二自由度车辆动力学模型,求解参考侧向力大小;设计外倾角和前束角分配策略,实现外倾角和前束角分配,并结合车辆状态查表得到执行器位移;最后使用Adams和Matlab/Simulink搭建联合仿真对控制效果进行验证。仿真结果表明,在双移线试验中,主动变结构悬架可将车辆从危险状态边缘调整到安全状态附近,提高车辆的横向稳定性,使用主动变结构悬架后,轮胎侧向力最大值比原车提升6.5%;车辆质心侧偏角峰值比原车降低45.5%,谷值比原车升高46.4%。